L a. 1.1 Introducción

Transcripción

1 1 L a L u z 1.1 Introducción La luz es aquella parte de las ondas electromagnéticas que permite estimular los receptores de la retina produciendo sensación visual. El Universo está formado por materia y energía. La energía que procede del sol se denomina energía radiante y está formado por un conjunto de radiaciones. Estas radiaciones se transmiten por un movimiento ondulatorio. Este movimiento se caracteriza por unos parámetros físicos: longitud de onda (λ) y/o frecuencia (ν). todo un ciclo (Figura 1) e identifica el tipo de radiación. Nos determinará si es nociva, si dará percepción de algún color,... etc. La longitud de onda de la energía radiante se expresa frecuentemente en nanómetros, equivalentes a 10-9 metros (0, metros). Se puede observar que hablamos de una longitud muy pequeña. La frecuencia es otro parámetro para clasificar las radiaciones. Ésta se mide en ciclos por segundo. El producto de la frecuencia por la longitud de onda nos expresará la velocidad de propagación. Velocidad = λ X ν Figura 1. Movimiento ondulatorio. La longitud de onda (λ), es un parámetro muy característico. Define la distancia en que se produce 1.2 Espectro de la Energía Radiante El conjunto de energía procedente del sol se denomina espectro de energía radiante. Llamaremos espectro a la separación espacial de las distintas radiaciones que componen una radiación más compleja. Se trata de un espectro continuo y cada radiación se caracteriza por su frecuencia o por su longitud de onda en vacío. En función de la radiación podemos agruparla en Rayos Cósmicos, Rayos Gamma, Rayos X, Ultravioleta, Visible, Infrarojo, Radar, FM, Televisión, Onda Corta. 1

2 1. L a L u z ranjado y rojo, además de todos los colores compuestos por ellos. Este fenómeno se pone de manifiesto cuando la luz blanca (suma de todos los colores visibles) se descompone, por ejemplo, al atravesar un prisma o cuando incide con determinada inclinación en las gotas del vapor de agua observándose el arco Iris. Como veremos más adelante la luz al cambiar de medio cambia la velocidad de propagación, por lo que se manifiesta visiblemente la dispersión de la luz en función de su longitud de onda. En la Figura 3 podemos observar la distribución de los colores dentro de la luz visible Radiaciones Nocivas Figura 2. Espectro electromagnético. La mayoría de estas radiaciones son producidas por el sol, algunas de ellas tienen efectos letales. Gracias a la atmósfera, en la superficie terrestre sólo se reciben radiaciones cósmicas, ultravioletas, infrarrojas, y visibles, comprendidas entre 290 nm y nm, siendo absorbidas las peligrosas (inferiores a 290 nm). El espectro de energía radiante queda dividido de la siguiente manera: Radiaciones Visibles Las radiaciones visible están comprendidas en la banda de longitud de onda entre 380 y 760 nm. Esta banda se denomina Espectro Visible. Se caracterizan por producir sensación visual. Los extremos de estas bandas no son precisos pero en cualquier caso fuera de estos límites, la eficacia luminosa de cualquier longitud de onda es ínfima. En el caso de las personas mayores el borde inferior de espectro se acerca más a 420 nm que a 380 nm, ya que se pierde sensibilidad con la edad. Estas radiaciones permiten observar colores. En función de la longitud de onda de las mismas apreciaremos el color: violeta, añil, azul, verde, amarillo, ana nm Figura 3. Espectro de la luz visible. Dentro del espectro de radiaciones electromagnéticas, las más próximas al visible, UV e IR son de especial importancia por sus efectos nocivos, al igual que los rayos X que producen estímulos inadecuados sobre el órgano de la visión. Por esta razón es preciso pensar en protecciones adecuadas cuando se trabaja con estas fuentes de energía. Actualmente la protección de las radiaciones UV es muy importante, porque la capa de ozono, que filtra mayoritariamente dichas radiaciones, se está deteriorando. Todos hemos oído hablar de los efectos que la polución está produciendo sobre la capa de ozono en la estratosfera, disminuyendo su espesor e incluso se habla del " agujero de ozono". Es por ello que debemos extremar las precauciones. Este tema será tratado con más amplitud en el capítulo 8. 2

3 1. L a L u z Las radiaciones tienen energías diferentes, por ejemplo, si a la luz visible tiene una energía relativa de 100, la energía del ultravioleta será de 180. En cambio la energía de la radiación infrarroja es mucho menor. El ojo humano es capaz de distinguir y clasificar las fuentes de luz según la intensidad luminosa que emiten. W S 1.3 Transmisión del Ojo Humano F A Tipo de radiación Penetración en el ojo Energía relativa E550nm = 100 Ultravioleta B "U V B" Absorción en cornea 180 Figura 4.Fuente luminosa. Ultravioleta A "U V A" Absorción en cornea y cristalino Flujo Energético o Flujo Luminoso Visible Llega a retina 100 Infrarrojo A Sólo los IR cortos llegan a retina. La penetración depende de la 55 Infrarrojo B Absorción en cornea y parte frontal 28 Tabla 1.Transmisió ransmisión del ojo humano. Las fuentes no emiten un rayo único sino un cono de energía (w), véase Figura 4, la energía que llena ese cono se denomina Flujo energético o flujo luminoso y su unidad es el lumen. El lumen (Lm) es igual al flujo que emite, por uni- dad de ángulo sólido (un estereoradian) una fuente puntual con intensidad de una candela Conceptos de Fotometría La medida de cantidades y características asociadas a la luz se denomina fotometría. A continuación se definirán los conceptos más utilizados Intensidad Luminosa Es la cantidad de energía que emite una fuente luminosa por unidad de superficie. La unidad es la candela y se trata de un valor patrón establecido tomando como referencia la emisión de una superficie de platino a la temperatura de solidificación. (En esas condiciones la emisión es de 60 candelas/cm2 ). Podemos determinar entre dos fuentes luminosas cual es la de mayor intensidad. Para calcular la intensidad tendremos en cuenta una fuente luminosa puntual F que emite luz (Figura 4) y un cono de emisión (w) Iluminación El flujo por unidad de superficie es lo que se denomina "iluminación", o sea, es la cantidad de energía que llega a una superficie, por unidad superficie. La unidad es el lux y es equivalente a la iluminación de una superficie que recibe un lumen/m 2. Para su medición se utiliza el luxómetro Luminancia La luminancia es un término fotométrico que caracteriza el modo en que una superficie emite o refleja luz en una dirección dada. La luminancia tiene en cuenta, no sólo la iluminación, sinó las pérdidas de energía producida por los medios existentes entre la fuente y el ojo. Debemos tener en cuenta que al hablar de iluminación no tenemos en consideración la sensación 3

4 1. L a L u z que produce en el ojo. La unidad de la luminancia es el nit. Por ejemplo, supongamos que en el plano de la mesa tenemos una iluminación de 500 lux. Si la mitad de la mesa es blanca y la otra negra, la parte blanca, aún teniendo la misma iluminación, nos dará más sensación luminosa. Vemos pués que hay un factor con gran influencia: la reflectancia de la superficie (definida posteriormente). Para medir la luminancia precisamos de un instrumento con una sensibilidad standard que se denomina Nitómetro. Se trata de un luxómetro (instrumento de medida de la iluminación) con filtros correctores para que su sensibilidad sea la misma que la del ojo patrón. 1.6 Fuentes Luminosas Las fuentes luminosas se pueden clasificar en: Fuentes Naturales: Sol, estrellas, fuego... Fuentes Artificiales: incandescentes, fluorescentes, lámparas de descarga de mercurio, lámparas de xenón, lámparas de yodo cuarzo, etc... También las podemos considerar primarias si emiten luz por si mismas (Ej: el Sol) o secundarias ( ej. La luna,...) si la luz que emiten no es propia. 1.7 Calidad de Luz 1.5 Reflectancia y Transmitancia Cuando la luz incide sobre un cuerpo, parte es absorbida por él (energía que se transforma en calor), parte es transmitida y parte es reflejada. Ver Figura 5. El porcentaje de luz transmitida se denomina transmitancia. Ésta se aplica a los cuerpos transparentes, tal es el caso de los filtros ( gafa solar, gafa de protección, de soldadura, etc.). La transmitancia puede variar en función de las longitudes de onda, siendo su expresión gráfica la curva de transmitancia espectral. Análogamente a la tansmitancia, la reflectancia se refiere a la parte de la energía, en tanto por cien, reflejada con relación a la incidente. Cuando hablamos de iluminación nos referimos a la cantidad de lux que hay, pero si valoramos la calidad debemos considerar si esta es directa o indirecta, si deslumbra o no, si su distribución es o no uniforme, si es difusa o no lo es. La calidad está relacionada con lo que queremos iluminar y el efecto que queremos obtener, por ejemplo. Iluminar la mesa de un despacho o un aparador. 1.8 Deslumbramiento Cuando sobre la retina incide la luz procedente de una fuente intensa con respecto a la iluminación general, el observador puede sentir molestias, inhibición o disminución en su capacidad visual. El deslumbramiento se produce por una falta de adaptación del sistema visual a un cambio brusco de iluminación. 1.9 Variación de la Agudeza Visual con la Luminancia Figura 5. Incidencia de la luz sobre una superficie La agudeza visual es la capacidad del sistema visual para resolver distintamente los detalles de un objeto y, 4

5 1. L a L u z por tanto, determina la capacidad de visión. Se representa cuantitativamente como el recíproco del mínimo ángulo de resolución. Cuando ópticamente una persona ve correctamente se le asigna el valor de 1.00 (100% de visión), en cambio, si una persona tiene un 80% de visión se le asignará un valor 0.8 de agudeza visual. La agudeza visual varía con la luminancia de tal manera que esta variación es muy distinta según a los niveles que nos situemos, pudiendo decir que se estabiliza a partir de los 1000 nits en que prácticamente se alcanza su valor máximo pero concretamente entre los valores de luminancia de 0.01 nits hasta los 1000 nits, la agudeza visual pasa de 0.2 a los valores superiores a la unidad (Ver Figura 6). Figura 7. Tramsmitanci ramsmitancia del cristalino: (a) entre 20 y 30 años, (b) alrededo ededor de los 50 años, (c) a los 70 años. segundas, la primordial es la iluminación deficiente, tanto cuantitativamente como cualitativamente. La fatiga visual no puede eliminarse totalmente pero si disminuir o retrasar su aparición mediante la corrección de los defectos visuales y con la ayuda de una iluminación adecuada en el trabajo a realizar. La manifestación de la fatiga visual suele ser: astenopía o dolor de cabeza, problemas de fusión (definida más adelante), lagrimeo, incremento del parpadeo, el reflejo pupilar suele ser mayor, diminuye el campo visual y la amplitud de acomodación. Figura 6. Agudeza visual en función de la Luminancia (König nig-hech) 1.10 La Iluminación y la Edad La transparencia de los medios refringentes del ojo en los niños y jóvenes es máxima, ésta se pierde paulatinamente con la edad, debido al envejecimiento de los medios que amarillean y dispersan la luz, sobre todo el cristalino.(ver Figura 7) Fatiga Visual Las causas de la fatiga visual pueden ser orgánicas o externas. Entre las primeras situaremos los defectos visuales, ametropías, forias, etc. En cuanto a las 1.12 Niveles Luminosos Recomendados Hay manuales de iluminación que determinan los niveles mínimos recomendados en función de la tarea que se realiza. A modo representativo veamos algunos datos al respecto. Ver Tabla 2. Aulas Aulas para personas con visión deficiente Salas de operaciones Talleres de montaje de precisión 200 lux 400 lux lux lux Tabla 2. Mínimos recomendados para diferentes entes luga- res de trabajo. 5

6 2 E l S i s t e m a V i s u a l 2.1 La Vista como Sentido El 80% del aprendizaje se hace a través de la visión. Por ello es muy importante que el sistema visual esté en óptimas condiciones, para que la persona pueda desarrollar su inteligencia sin limitaciones. El globo ocular es un sistema óptico muy complejo, conectado directamente con el cerebro a través del nervio óptico. El ojo recoge la luz que proviene del exterior, crea una imagen óptica sobre la retina, envía al cerebro la imagen a través del nervio óptico y en el área psíquico visual del cerebro, se ordena y compara la información con los esquemas de las experiencias pasadas y se produce la percepción de la forma, brillo, color y orientación. 2.2 Órganos Principales del Globo Ocular Ubicación El globo ocular se encuentra ubicado en la órbita. La órbita es una cavidad ósea recubierta de grasa, llamada grasa orbitaria, que alberga al ojo y lo protege de posibles impactos. Alrededor de ésta encontramos los siguientes huesos; en la parte superior, el frontal; en la parte inferior, los pómulos; en el late- ral externo, el temporal; y separa ambas órbitas el tabique nasal El Globo Ocular El globo ocular tiene forma de esferoide con un diámetro aproximado de 24 mm y una potencia total de unas 60 Dioptrías. Los diferentes medios y órganos por los que pasa la luz, desde que entra en el ojo hasta que se forma una imagen en la retina, son los siguientes (ver Figura 8): La película lagrimal es una capa acuosa que cubre la superficie ocular. Las funciones principales de la lágrima son: servir como fuente de oxígeno para el epitelio corneal y conjuntival, arrastrar las sustancias nocivas de la superficie ocular, actuar como superficie refractaria anterior del ojo llenando las irregularidades del epitelio corneal, proveer lubricación entre los párpados y la superficie ocular, contener anticuerpos y sustancias antibacterianas para asegurar la defensa de la córnea contra las infecciones, expresar el dolor o la emoción por excitación del sistema nervioso. La córnea es una lente transparente y elástica, forma junto al blanco de los ojos (esclerótica) que la rodea, la llamada túnica externa, tan dura como 7

7 2. E l S i s t e m a V i s u a l sensible, y su capacidad para hacer converger la luz es la mayor de todas las estructuras y medios oculares (en torno a 42 dioptrías). El humor acuoso, es un líquido que se encuentra entre la córnea y el cristalino. Este líquido claro e incoloro contribuye a mantener la presión intraocular, también hace de medio nutriente de los tejidos avasculares del ojo como son la córnea, cristalino y el humor vítreo. Los rayos luminosos, tras cruzar el iris, diafragma regulador de la entrada de la luz, seguirán su camino hasta encontrarse con el cristalino. El iris está situado en la cara anterior del ojo. Es una membrana pigmentada (responsable del color de los ojos), con forma circular y con un orificio central, la pupila. La función básica del iris es regular el tamaño pupilar en función de la intensidad de luz que el ojo recibe. El cristalino es una lente biconvexa y flexible, por tanto, de potencia variable, cuya función es la de mantener la luz enfocada en el fondo del ojo, variando su curvatura. Tiene un índice de refracción muy alto por lo que su potencia es del orden de 20 Dioptrías. El cristalino no posee vasos ni nervios y es elástico y transparente. terminaciones de la retina se encuentran las células fotorreceptoras llamadas conos y bastones: Conos: Los conos son sensibles al color y tienen, por su pequeño tamaño una gran resolución, pero necesitan una cierta intensidad de la luz para actuar, por debajo de la cual no funcionan. Encargados de la visión Bastones: Son alargados y necesitan mucha menos luz que los conos para actuar, pero no son sensibles al color y proporcionan una visión poco nítida. Se encargan de la visión escotópica o nocturna. En la retina encontramos la fóvea, ésta es una pequeña depresión donde la densidad de conos es máxima. Esto implica también que la visión es la óptima. En la periferia los conos disminuyen rápidamente y son sustituidos por bastones. Después de atravesar el cristalino, la luz se encuentra con el humor vítreo eo, el cual es un líquido o masa de consistencia gelatinosa, transparente e incoloro que ocupa el segmento posterior del ojo. Y por último la luz irá a parar a la parte posterior interna del globo ocular, a la retina etina. Ésta se puede considerar una prolongación del cerebro, ya que está unida al nervio óptico por la parte posterior del ojo (por el denominado punto ciego). Por el nervio óptico se transmiten los impulsos nerviosos hasta el córtex (corteza visual) donde serán percibidos y analizados los estímulos visuales de cada ojo produciéndose la fusión de éstos. En las Figura 8. Órganos principales del globo ocular Sistema Muscular La musculatura encargada de los movimientos oculares está formada por músculos rectos y oblicuos. (Ver Tabla 3 y Figura 9). Estos músculos se insertan en la esclera. La estimulación de estos músculos en 8

8 2. E l S i s t e m a V i s u a l visión binocular (es decir, actúan los dos ojos conjuntamente) nos permite dirigir la mirada a cualquier lugar del campo visual. Músculos Rectos Músculos Oblicuos Tabla 3. Músculos extraoculares. es. Recto Superior Recto Inferior Recto Nasal (interno) Recto temporal (externo) Oblicuo Superior Oblicuo Inferior La anomalía en alguno de ellos producirá el común estrabismo. Las operaciones quirúrgicas para corregir estas desviaciones consisten en realizar suturas en el músculo afectado. Mediante esta técnica se alinean los ojos y desaparece la diferencia estética entre ambos. Oblicuo superior Recto superior 2.3 Anexos Los anexos oculares son aquellas partes anatómicas que, situadas en el exterior de la órbita, contribuyen a la visión. Sus funciones son las siguientes: Las cejas están situadas en la parte superior protegen al globo ocular de posibles agresiones externas. Los párpado rpados contribuyen a la protección del globo ocular. En primer lugar reaccionan frente a cualquier cuerpo extraño. El continuo parpadeo distribuye la película lagrimal. Mientras el párpado permanece cerrado, por ejemplo, cuando dormimos, se mantienen las condiciones de humidificación del ojo a la vez que se evita la entrada de luz. Este fenómeno también se hace patente cuando estamos expuestos a radiaciones fuertes. El parpadeo actúa como limitador de la entrada de luz, de esta manera protege a la retina de una sobreexposición con sus posibles consecuencias. Las pestañas as, al igual que las cejas, protegen al ojo de invasiones de cuerpos externos. Oblicuo inferior Recto inferior Recto lateral Recto medial Figura 9. Sección anatómica de los músculos extraocu- lares Sistema Nervioso Todos los músculos orbitarios, excepto el recto temporal y el oblicuo superior, están inervados por el nervio motor ocular. Al recto temporal lo inerva el nervio homónimo y al oblicuo superior, el patético. Estos nervios pertenecen al Sistema Nervioso Periférico y una disfunción puede dar lugar a trastornos en los movimientos oculares. El sistema lagrimal está formado por diferentes estructuras que tienen como función producir y evacuar lágrima. La elaboración se produce en la glándula lagrimal, y su evacuación se realiza por el punto lagrimal situado en el borde del párpado inferior en el lado nasal. El desalojo de lágrima se realiza a través de las fosas nasales. 2.4 Patologías más Frecuentes Ambliopatía Un ojo amblíope es aquel que, aún teniendo una apariencia normal, no alcanza una óptima agudeza visual con la mejor corrección. La ambliopía puede presentarse de forma monocular o binocular. Una de sus causas es la falta de corrección de la gradua- 9

9 2. E l S i s t e m a V i s u a l ción durante la infancia o bien por lesiones en las vías ópticas que inducen una pérdida visual Cataratas Las cataratas se producen por un esclerosamiento (envejecimiento) del cristalino. Es una patología fisiológica: afecta a todas las personas sin excepción. El cristalino se opacifica llegando a imposibilitar la visión. El ojo en estas condicione puede llegar a conseguir la plena agudeza visual si se le extrae el cristalino y se corrige debidamente. Actualmente la tendencia es instalar una lente intraocular (dentro del ojo) que compense la graduación del cristalino. En el pasado, esta compensación se realizaba con gafas o lentillas de elevada potencia positiva. La extracción trae como consecuencia por un lado la falta de acomodación del ojo y por otro la eliminación de la potencia del cristalino. El paciente afáquico (sin cristalino) necesitará también una ayuda visual para realizar tareas de cerca. óptico, situado detrás del globo ocular. Las terminaciones de la zona temporal se dirigen sin entrecruzarse al cuerpo geniculado externo. La información nerviosa desde aquí se conduce a la zona estriada del cerebro, en la zona occipital. A nivel cortical (corteza cerebral) existen unas áreas definidas para la visión, la percepción, la fusión,...etc, todos los atributos de la visión. Este conjunto de canales de comunicación entre la imagen formada sobre la retina y el cerebro constituyen lo que denominamos "vías ópticas o visuales". Ver Figura Glaucoma El glaucoma es el exceso de presión en un ojo, de tal forma que los tejidos del mismo no la pueden soportar sin presentar problemas o deterioro funcional. Esta enfermedad puede producir ceguera, debido al continuo deterioro de las fibras nerviosas del ojo. Por ello es muy importante su temprana detección para evitar efectos irreversibles. 2.5 Vías Visuales El proceso de la imagen comienza en la retina. Ésta puede considerarse una prolongación del cerebro por estar formada por células típicas del mismo y células sensibles a la luz (fotorreceptores). La imagen se proyecta en la retina. Podemos dividir la retina de cada ojo, en dos semiesferas, la nasal y la temporal. Las terminaciones nerviosas de la retina nasal de cada ojo se entrecruzan en el quiasma Figura 10. Vías visuales. 2.6 Relación entre el Ojo y la Visión Definiciones Previas Espacio objeto: zona espacial en el lado del sistema óptico en que se encuentra el objeto diferenciándolo del llamado espacio imagen. Espacio imagen: zona espacial en el lado del sistema óptico en que se forma la imagen diferenciándolo del llamado espacio objeto definido anteriormente. Punto de fijación: Aquel punto del espacio objeto. cuya imagen se forma en la fóvea. Es el punto de interés que se pretende observar. Líne nea de visión: Línea que une el punto de fijación con el centro de rotación del ojo. En visión binocular, el punto de fijación es común en ambos ojos. 10

10 2. E l S i s t e m a V i s u a l Punto remoto: El punto más alejado que es capaz de enfocar el sistema ocular en reposo. Convergencia: Es el movimiento que realizan los ojos para llevar las imágenes a fusionarse en una sola esto es, que la imagen del punto de fijación caiga sobre la fóvea de cada ojo. Punto próximo de convergencia: Es el punto más cercano que podemos observar en visión binocular permitiendo la fusión La Fusión La fusión es el proceso perceptivo de la función visual que permite que las imágenes que se forman en cada ojo, ligeramente distintas, se fundan en una sola percepción visual en el cerebro. Para que se dé la fusión las imágenes de un mismo objeto han de caer en puntos correspondientes de cada retina. Por ejemplo: para que la imagen de una pelota se vea en tres dimensiones cada una de las retinas tiene que tener la pelota focalizada en la fóvea. Acomodación: Es la acción de enfoque del cristalino que permite que el ojo acomode su potencia a la necesaria para ver nítido a una distancia determinada. Amplitud de acomodación: Es la capacidad que tiene el cristalino para modificar su potencia. Esto permite poder enfocar los objetos a diferentes distancias. La amplitud de acomodación disminuye con la edad. Esto induce que a partir de los 45 años la amplitud de acomodación no sea suficiente para observar, de forma cómoda y nítida, el objeto próximo. Punto próximo de acomodación: El punto más cercano que es capaz de enfocar el sistema ocular acomodando. Esta distancia dependerá de la capacidad de acomodación de la persona. A medida que la edad aumenta, la distancia mínima de visión cómoda será mayor. A efectos prácticos, la persona se debe alejar los objetos para leer. Para ello es necesario que las líneas de visión de cada ojo apunten a la pelota Relación Acomodación - Convergencia Cuando miramos al punto remoto, de lejos, nuestro sistema de acomodación está en reposo, por lo tanto, el cristalino está relajado. Esto nos permite ver con claridad un objeto lejano. Al mirar de cerca, el sistema visual acomoda, ambos cristalinos modifican su potencia para poder observar con nitidez un objeto cercano. Pero también es necesario un movimiento de los ojos para situar el objeto en la fóvea (zona de la retina de máxima visión). El movimiento necesario es una rotación de los ojos hacia la nariz y se denomina convergencia. Ejes paralelos: Para observar de forma nítida un objeto en el infinito, los ejes se sitúan de forma paralela Visión Visi isión foveal: Utiliza la información procedente de los conos distribuidos en la fóvea. Sólo abarca 1º 40 y es la encargada de la visión central. La fóvea produce una imagen nítida. Visi isión periférica: rica: Utiliza la información procedente de la retina periférica. Las células fotorreceptoras que funcionan son los bastones. Percibe formas y movimiento, pero no discrimina, no ve el detalle. Figura 11.Ejes visuales paralelos. 11

11 2. E l S i s t e m a V i s u a l Movimiento de convergencia: Movimiento binocular, lo realizan los dos ojos. Consiste en una rotación del ojo hacia el lado nasal. Si el ángulo es de 1 la agudeza visual será: AV= 1/1 = 1 Si el ángulo es de 0.5 la agudeza visual será: AV= 1/0.5 = 2 Si el ángulo es de 5 la agudeza visual será: AV= 1/5 = 0.2 Figura 12. Movimiento de convergencia. Acomodación y convergencia son dos acciones del sistema visual que se realizan conjuntamente y de forma involuntaria. El sistema visual para realizar el enfoque, acomoda unas determinadas dioptrías y converge de manera proporcional Causas de una Visión Deficiente Cualquier patología ocasionará un problema de visión. Los medios oculares (córnea, cristalino, humores, etc...) deben ser transparentes para que la luz pueda llegar a la retina con toda la información posible sobre el objeto de interés. Aunque todas las estructuras estén sanas, puede ser que la potencia del sistema visual no sea la adecuada para el ojo, y la imagen no se forme nítidamente en la retina. A este problema óptico se denomina ametropía, y puede ser de distintos tipos los cuales serán explicados a continuación. Figura 13. Ángulo entre el ojo y dos puntos próximos Construcción de los Tests Son muchos los tests que se utilizan para la determinación de la agudeza visual, se basan siempre en los mismos principios. Ver Figura 14. Se realizan para una distancia de observación de 6 metros. Esta distancia será considerada por el optometrista como el infinito. En los tests se incorporarán objetos individuales que deben ser reconocidos. Estos objetos son de un tamaño predeterminado. El tamaño depende de la agudeza visual que se pretenda evaluar. Por ejemplo, en un test de Snellen, compuesto por letras E, para evaluar la agudeza visual unidad (1), la trama de la E deberá subtender un ángulo de 1 minuto desde el ojo Agudeza Visual Se define así a la capacidad del ojo para ver la separación entre dos puntos próximos, denominado poder separador del ojo. Su valoración es inversa al ángulo, expresada en minutos, que desde el ojo subtienden dichos puntos. Ver Figura 13. Figura 14. Trama de los tests para agudeza visual de 1.00.

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13 2. E l S i s t e m a V i s u a l Un test que corresponde a la agudeza visual 1, deberá subtender su trama (espesor del trazo del test) un ángulo de 1 minuto desde el ojo. una zona concreta del campo visual. Estas zonas donde no existe visión o es de peor calidad son los denominados escotomas. Existen muchos tipos de test: Según los objetos a reconocer: tests de letras, animales, símbolos,... etc. Según la distancia de chequeo: Tests para lejos, y tests para cerca Campo visual La retina recubre el interior el globo ocular. Está formada por dos áreas concretas: la fóvea (visión central) y la retina periférica (visión periférica). Si mantenemos los ojos inmóviles podemos observar una amplia zona del campo visual. En estas circunstancias, la imagen del punto de fijación (objeto que queremos mirar) es nítida y la periferia, zona del espacio que lo envuelve, no lo es. La imagen que se obtiene de la periferia no es tan precisa, pero aporta una información del entorno, y de los movimientos que se producen que es muy necesaria. La zona del espacio que podemos observar sin mover los ojos se denomina Campo visual. El campo visual monocular abarca 140º en horizontal y 110º en vertical. El campo visual binocular es aquel compuesto por los dos ojos (Ver Figura 15). El deterioro de la retina o de determinadas partes de la vía visual, puede inducir una falta de visión en Existen determinados aparatos denominados campímetros que miden y determinan el campo visual Visión Binocular La visión se produce mediante la información que proporciona cada ojo. De la apreciación del campo visual monocular se extrae una información bidimensional, como si realizáramos una fotografía del espacio. Nosotros observamos las imágenes en tres dimensiones. La tercera dimensión en la percepción se logra mediante la integración de dos imágenes (una en cada ojo) que llegan al cerebro. Las personas que sólo tienen visión en un ojo, no poseen percepción tridimensional Puntos Correspondientes Cuando se observa un punto binocularmente sabemos que sólo percibimos uno, a pesar de que se forman imágenes distintas en la retina de cada ojo. Esta integración únicamente existe dentro de ciertos límites, de manera que las imágenes deben formarse en puntos relacionados entre una y otra retina (puntos correspondientes). Aparte de dichos puntos existe una cierta tolerancia que determina zonas correspondientes (áreas de Panum), donde se permite la fusión de la imagen de cada ojo para formar una única y en tres dimensiones. Cuando las imágenes se forman en áreas no correspondientes no se produce la fusión y aparece la visión doble (diplopia) Diplopia Fisiológica Figura 15. Campo visual binocular. Cuando observamos un objeto, por ejemplo un lápiz, situado a un metro delante de los ojos, y más próximo a éste, otro objeto, veremos por duplicado el más cercano. Si lo hacemos al revés, es decir, observamos el objeto más cercano, en 13

14 2. E l S i s t e m a V i s u a l este caso veremos doble el lápiz situado más lejos. Esta condición se conoce como diplopia fisiológica. Este es un fenómeno de fácil observación y nos señala el hecho de que cuando observamos un objeto, el resto debería aparecer doble, cosa que no percibimos normalmente debido a la intervención del cerebro que bloquea una de las imágenes Agudeza Estereoscópica La calidad con la que se ve un objeto cuando nos referimos a nitidez es la agudeza visual. Si queremos cuantificar la calidad de la percepción en tres dimensiones, determinaremos la agudeza visual estereosc eoscópica pica. Existen unos tests que determinan la calidad de la percepción tridimensional. Se utilizan elementos con diferente grado de relieve visual Visión Cromática Al hablar de fotorreceptores hemos señalado que los conos presentaban la peculiaridad de dar respuestas distintas a los colores. Como resultado el ojo es capaz de distinguir el color de los objetos, pero cómo se produce el fenómeno de visión cromática? Existen tres tipos de conos: sensibles al rojo, al verde y al azul, es decir, los colores primarios. Cuando la luz estimula la retina, en función del color de la misma, se activan los fotorreceptores sensibles a ella. La combinación de su estimulación produce la sensación visual de todos los colores. La alteración en la retina por ausencia o deterioro de algún tipo de receptores produce una deficiencia en la visión cromática. El ejemplo más conocido es el daltonismo donde la persona confunde algunos colores debido a una incorrecta estimulación de sus fotorreceptores. 14

15 3 A m e t r o p í a s y A l t e r a c i o n e s d e l a V i s i ó n B i n o c u l a r En este capítulo se abordarán tanto los problemas de refracción, que necesitan una compensación óptica, como los más importantes no relacionados con la graduación, pero que limitan un atributo visual. 3.1 Ametropías Definiremos dos conceptos previos: Emetropía y ametropía. Nos referimos a ojo emétrope cuando un objeto situado en el infinito forma su imagen sobre la retina sin efectuar esfuerzos de acomodación. Ver Figura 16. El ojo emétrope tiene, teóricamente, 60 dioptrías y 22 mm de longitud axial (definido en la página siguiente). En este caso diremos que el punto remoto del ojo está en el infinito. retina. La visión no es nítida y será necesaria una corrección óptica. Las ametropías se agrupan en: miopía, hipermetropía y astigmatismo. Este error en la focalización puede ser debido a dos causas. Éstas dividen las ametropías en: Ametrop opía refractiva efractiva: Un ojo emétrope tiene 60 dioptrías. Esto permite observar nítidamente objetos situados en el infinito sin acomodar. El ojo amétrope puede no tener 60 dioptrías, por exceso o por defecto, por ello necesitará la corrección restante para observar con nitidez a cualquier distancia. Ametrop opía axial: La incorrecta focalización de los rayos también puede producirse por una longitud axial incorrecta, (la longitud axial de un ojo es la distancia entre la cornea y la retina), por lo que también necesita compensar esta diferencia con lentes compensadoras. Las causas de la ametropía también pueden ser la combinación de la refractiva y la axial Miopía Figura 16. Ojo emétrope. Nos referimos a un ojo amétrope cuando la imagen de un objeto situado en infinito no se forma en la Definición La miopía es un estado refractivo en el que, el ojo en estado desacomodado, los rayos procedentes del infinito convergen en un punto por delante de la retina, 15

16 3. A m e t r o p í a s y A l t e r a c i o n e s d e l a V i s i ó n B i n o c u l a r ya sea debido a que la longitud axial del ojo es mayor a la normal y/o a que éste presenta mayor potencia Síntomas Los miopes presentan principalmente los siguientes síntomas y signos: Visión borrosa de lejos, buena visión de cerca, ojos grandes o saltones, midriasis (dilatación de pupila), desviación de los ejes visuales hacia fuera (exoforias o exotropias), distancia de trabajo en visión próxima corta, inhibición del campo periférico, presentan una corta motilidad, etc Corrección La neutralización de la miopía se hace con lentes negativas o divergentes (las explicaremos más adelante, capítulo seis). Ver Figura 17. Estas lentes pueden estar montadas en gafas o adaptadas al ojo con lentes de contacto. Las lentes divergentes, al revés de las positivas, aumentan su potencia efectiva si se acercan al ojo, por eso muchos miopes hipocorregidos tienen la costumbre de acercarse las gafas al mirar un objeto lejano. Figura 17. Ojo miope y su correcci ección con lente negativa Hipermetropía Definición La hipermetropía es aquel estado refractivo en el que, en estado desacomodado, los rayos procedentes del infinito convergen en un punto por detrás de la retina. Esto puede ser debido a que la longitud axial del ojo es inferior a la normal o bien a que el sistema visual presenta menor potencia. Normalmente se nace hipermétrope, pero debido al desarrollo del ojo humano durante el crecimiento hace que aproximadamente a los seis años de edad ya sea emétrope Síntomas Los hipermétropes suelen presentar principalmente los siguientes síntomas y signos: dolores de cabeza, problemas de focalización en visión próxima, problemas de aprendizaje, fotofobia, sensación de cruce de los ojos, miosis ( constricción pupilar), ojos pequeños u hundidos, etc. Cuando el valor de la hipermetropía no es muy alto, los ojos podrán usar el mecanismo de la acomodación para compensar el error refractivo, y de esta manera ver con nitidez y eficacia Corrección Las lentes compensadoras de la hipermetropía reciben el nombre de convergentes o positivas y quedan definidas en el capítulo seis. Ver Figura 18. Estas lentes también se usan para compensar los problemas de acomodación y afaquias (operados de cataratas).

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18 3. A m e t r o p í a s y A l t e r a c i o n e s d e l a V i s i ó n B i n o c u l a r Figura 18. Ojo hiperm rmétrope y su correcci ección con lentes positivas Astigmatismo Definición Un ojo astigmático es aquel que tiene un meridiano de máxima potencia y otro de mínima. El astigmatismo suele ser estable y si varía, lo hace en poca cantidad, sobretodo si se debe a la forma de la córnea. El astigmatismo es la ametropía más frecuente, tiene, además, un factor hereditario, bastante grande, y puede ir asociado a la miopía o a la hipermetropía Síntomas Los síntomas y signos que normalmente produce el astigmatismo son los siguientes: principalmente astenopía (dolor de cabeza, lagrimeo, fotofobia, picor de ojos, etc.), mareos, vértigos, visión borrosa intermitente en visión próxima, giros de cabeza al mirar de lejos a cerca, etc Corrección El astigmatismo se corrige con lentes tóricas o astigmáticas, definidas en el capítulo seis. Figura 19. Ojo astigmático tico y su correcci ección con lente tórica. 17

19 3. A m e t r o p í a s y A l t e r a c i o n e s d e l a V i s i ó n B i n o c u l a r En la Figura 19 podemos observar los distintos tipos de astigmatismos: (a) astigmatismo mixto; (b) astigmatismo miópico; (c) astigmatismo hipermetrópico; (d) astigmatismo miópico simple; (e) astigmatismo hipermetrópico simple; (f) corrección del astigmatismo con lente tórica. Estas lentes, como ya hemos dicho anteriormente, se definen en el capítulo seis Presbicia Definición Comúnmente también se la denomina vista cansada. Es un efecto natural que ocurre a todo el mundo, y que se debe a una disminución de la amplitud de acomodación. El cristalino, encargado del enfoque, pierde elasticidad y no desarrolla su función correctamente. La presbicia aparece aproximadamente a los años Síntomas La sintomatología de la presbicia es la siguiente: se manifiesta como una incapacidad para realizar tareas visuales en visión próxima. Por ello, las personas afectadas suelen alejarse los objetos observados de los ojos (problema que se acentúa por la tarde), y también pueden aparecer asociados la astenopía y el dolor de cabeza Corrección La presbicia es progresiva, y se suele estabilizar a partir de los 65 años. Para poder ver bien de cerca, el présbita necesitará una graduación específica. Para la persona que, a causa de la presbicia, empieza a requerir ayuda óptica, existen varias posibilidades: gafas de cerca convencionales o de media luna, bifocales, trifocales o progresivos Anisometropía Cuando los estados refractivos de cada ojo son distintos, se dice que existe una anisometropía. Debido a la diferencia de graduación entre ambos ojos, la compensación también será diferente. Una lente situada frente al sistema visual hará la imagen más pequeña si la lente es negativa (para el miope) y una imagen ampliada si la lente es positiva (para el hipermétrope). Si las graduaciones son diferentes en cantidad o en tipo, esta diferencia de tamaño de la imagen provoca que el ojo no sea capaz de fusionar la imágenes de ambos ojos. Por ello, personas con refracciones muy diferentes en cada ojo, no tienen fusión. esta diferencias producen una gran incomodidad, visión doble, etc. 3.2 Alteraciones de la Visión Binocular Al hablar de la visión como la integración de dos imágenes, vimos que los ojos convergían de manera que las líneas de mirada se dirigían al objeto observado y de este modo se conseguía que las dos imágenes, ligeramente distintas, se formasen sobre respectivas fóveas. Cuando miramos un objeto situado en el infinito, las líneas de mira deben ser paralelas, si esto no se cumple, decimos que existe una foria. Cuando estas desviaciones son perceptibles a simple vista se denominan estrabismo. Generalmente las forias suelen ponerse de manifiesto cuando se disocian los dos ojos. Por regla general, en condiciones normales, los ojos compensan este defecto mediante la acción de los músculos extraoculares, manteniendo de este modo la visión binocular, pero a costa de un esfuerzo que produce fatiga. 18

20 4 L e n t e s C o r r e c t o r a s : P r i n c i p i o s Ó p t i c o s y G e o m é t r i c o s 4.1 Conceptos Básicos, Parámetros y Definiciones Los materiales utilizados para la fabricación de las lentes oftálmicas deben poseer una serie de características comunes, como transparencia y homogeneidad, estar libre de burbujas etc... Por suerte cada día son más los materiales que podemos utilizar en óptica, gracias a lo cual podremos obtener lentes con la misma graduación pero características ópticas y físicas. Las principales características de los materiales ópticos las podemos dividir entre ópticas y físicas. En cuanto a propiedades ópticas son el índice de refracción, la dispersión relativa, el número de Abbe, la Transmitancia, la Absorción y la Reflexión. Las propiedades físicas son la densidad, la dureza y la fragilidad. 4.2 El Índice de Refracción El índice de refracción (n) nos relaciona la velocidad de la luz en el vacío (c), que es aproximadamente km/s, en relación a la velocidad de la luz en el medio (v). n d = v c n = v c Debido a que la velocidad de la luz varía en función de la longitud de onda (λ) podríamos asignar un índice de refracción para cada una de ellas, pero por cuestiones prácticas lo haremos sobre dos de ellas: el amarillo/verde del helio (nd) o la verde del mercurio (ne), quedando la expresión anterior de esta manera: d n e = v c En la tabla siguiente podemos observar los símbolos que se utilizan en función de las longitudes de onda y los espectros atómicos de ciertos elementos. e Región del espectro UV Violeta Azul Verde Amarillo Rojo IR Símbolo ** h g F e d D C A * λ (nm) Elemento Hg Hg Hg H Hg He Na H K Hg Tabla 4.Simbología en función de λ 19

21 4. L e n t e s C o r r e c t o r a s : P r i n c i p i o s Ó p t i c o s y G e o m é t r i c o s 4.3 Dispersión Relativa 4.5 Transmisión, Absorción y Reflexión Podemos observar que la luz al atravesar un medio transparente se puede descomponer en los diferentes colores del espectro, ello depende de varios factores, entre los que cabe destacar la dispersión relativa o cromática. La dispersión cromática nos informa de la mayor o menor desviación que puede experimentar la trayectoria de la luz, en función de su color, es decir, de su longitud de onda, al atravesar un determinado medio. Cuando la luz incide sobre un dioptrio o superficie óptica (ver 4.6.1) parte se refleja, otra es absorbida, transformándose en energía calorífica y la restante se refracta atravesando la lente, tal como se observa en la Figura 20. Si la luz reflejada cumple la ley de Snell, la denominamos reflexión especular. En otro caso, reflexión o reflectancia difusa. En las superficies de las lentes oftálmicas la reflectancia difusa es prácticamente nula. La dispersión (D) está relacionada con el índice de refracción, de forma que será mayor cuanto mayor sea la diferencia entre los índices que tiene la lente para las distintas λ próximas a la luz que estamos analizando. Es decir, si analizamos la dispersión para la luz en el centro del espectro visible (del amarillo d), escogeremos los índices, n, próximos: F y C, del azul y el rojo respectivamente. dn n F - n C D d = = dm n d - 1 Figura 20.Transmisió ransmisión, n, absorci ción y reflexión de una lente. 4.4 Número de Abbe 4.6 Conceptos Geométricos En óptica oftálmica se utiliza habitualmente el número de Abbe (ν) para calificar los distintos materiales. El número de Abbe es la inversa de la dispersión. Cuanto mayor sea el número de Abbe mejor será la calidad de la lente, siendo las superiores a 40 las más óptimas. Esto se debe a que a mayor número de Abbe, menor será la diferencia de desviación de una longitud de onda a otra. 1 n d Concepto de Dioptrio Se conoce como dioptrio a la superficie óptica o cara de la lente que separa dos medios de diferente índice de refracción. Consideramos la lente como la masa de materia homogénea e isótropa, es decir, con un comportamiento óptico idéntico para todos sus puntos, deliv d = = mitada por dos dioptrios y una superficie de unión D A' n f - n C que llamaremos borde de una lente. En los vidrios ópticos el nd oscila entre 1.40 y 2; los valores que puede tomar νd están comprendidos entre 20 y 75. Debemos tener en cuenta que ambos valores son adimensionales y por tanto no se le asignará unidad Eje Óptico Se define como el camino que traza un haz de luz al atravesar una lente sin ser desviado. En una

22 4. L e n t e s C o r r e c t o r a s : P r i n c i p i o s Ó p t i c o s y G e o m é t r i c o s lente este eje pasa por el centro de curvatura de la misma Centro Óptico Es aquel punto de la lente por donde pasa el eje óptico Potencia Antes que nada debemos tener en cuenta que en óptica oftálmica trabajamos en óptica paraxial, es decir, consideramos los rayos luminosos situados lo suficientemente cerca del eje de un sistema óptico para que se puedan aplicar las leyes deducidas de la teoría Gaussiana (aproximación de Gauss). Una vez definido este principio podemos decir que: Sabemos que la luz al cambiar de medio refringente (por ejemplo aire-vidrio, o aire- agua) se desvía de su trayectoria inicial. Este fenómeno se puede observar con el siguiente ejemplo (Figura 20): si sumergimos un palo recto dentro de un recipiente con agua, tenemos la percepción de que éste se "tuerce" en el interior del líquido. Esto es debido a que la dirección de la luz varía al cambiar de medio por el que se propaga. Definimos: Ángulo de incidencia: es el que forma la trayectoria de la luz con la normal o perpendicular a la superficie. Ángulo de refringencia: es el que forma la luz con la normal de la superficie una vez traspasado ésta. El ángulo de incidencia y el de refringencia serán respecto de la normal de la superficie. Foco de la lente (F): punto donde confluyen (focalizan) los haces de luz procedentes del infinito tras atravesar una lente. La distancia focal (f): es la que va desde el vértice de la lente al foco de la misma. Distinguiremos entre Foco Objeto y Foco Imagen según estén situados en el espacio objeto o en el espacio imagen. La potencia de un dioptrio es la capacidad de desviar la luz respecto de la trayectoria normal y será igual a la inversa de la distancia focal, f : distancia existente entre el dioptrio y su focal imagen F. Ver Figura 22. Figura 22. Potencia de un dioptrio Dioptría Figura 21.Incidencia de la luz en el agua. La variación de la trayectoria de la luz se dará siempre y cuando ésta no incida perpendicularmente a la superficie. Es la unidad en que se expresa la potencia. Fue presentada por Monoyer en el siglo XIX para evaluar el poder refringente de una lente o un sistema óptico, su valor es la inversa de la focal, en metros. D = 1 f ' 21

23 4. L e n t e s C o r r e c t o r a s : P r i n c i p i o s Ó p t i c o s y G e o m é t r i c o s Para un dioptrio de una lente de índice n' la potencia vendrá definida por: D = n -n r Siendo n el índice de refracción del primer medio, n' del segundo medio, y r el radio de curvatura. En condiciones normales las lentes estarán inmersas en aire por lo que de la expresión anterior nos quedaría con la siguiente expresión: D1 = n' -1 r Para el primer dioptrio y para el segundo: 1 D2 = 1 r -n' Analizando estas fórmulas podemos decir que el alto índice de refracción nos permitirá reducir el espesor de las lentes oftálmicas. 2 Si el material óptico, de índice n', está limitado por dos dioptrios se obtiene una lente óptica, ver Figura 23. D1 = P1 = n'- r n 1 D2 = P2 = n - r n' Si la lente es delgada podemos decir que la potencia de la lente es P1+P2 pero si el espesor es considerable calcularemos la Potencia de vértice posterior, que explicamos a continuación La Potencia de Vértice Posterior La potencia de vértice posterior es la potencia que tiene la lente medida con el frontofocómetro (aparato que mide la potencia de las lentes) con apoyo de la cara interior de la lente. Es la potencia que determinará el óptico. Se calcula de la siguiente forma: P1 Pvp = 1 - e c x P + P 2 1 n' 2 Figura 23. Lente óptica negativa Curva En el argot de taller se emplea la expresión de curva como la potencia que obtendríamos al tallar una lente de índice 1.523, que corresponde al vidrio Crown, con un útil de radio r. Análogamente se habla de dicha potencia referida a cualquier superficie, sea cual sea su índice de refracción. Donde ec es el espesor de centro de la lente y n es el índice de refracción del dioptrio Flecha o Sagita Es la distancia mínima que hay entre el centro de una curva a la perpendicular de la cuerda que une sus extremos. 22

24 4. L e n t e s C o r r e c t o r a s : P r i n c i p i o s Ó p t i c o s y G e o m é t r i c o s Las lentes que corrigen la hipermetropía son lentes positivas y presentan un Eb delgado y un Ec más grueso. Para estas lentes se recomienda fabricarlas con un diámetro inferior para así obtener lentes más delgadas. Ver Figura 27. Figura 24. Flecha del primer dioptrio Espesor de Centro (Ec), Espesor de Borde (Eb) y Diámetro. Figura 27. Lente para corregir la hipermetrop opía Base Nominal y Base Real La base nominal (PN) de una lente es la potencia determinada en función del radio de curvatura de la primera cara, el espesor central y el índice de refracción de la lente. Figura 25. Parámet metros de la lente: Eb=espesor de borde; Ec=espesor de centro; s1=flecha del primer dioptrio; s2=flecha del segundo dioptrio; La relación entre los espesores vendrá dada por las curvaturas y diámetro de la lente; todos los parámetros están relacionados entre sí. La base real tendrá en cuenta exclusivamente la curvatura (radio) de la primera superficie (P1) y considera que el índice de refracción es E c = S1 + E b - S 2 A través de la Figura 25 podemos deducir la relación entre el Espesor de centro (Ec) y el Espesor de borde (Eb): Las lentes que se utilizan para corregir miopías, o lentes negativas, se caracterizan por tener un Eb grueso y un Ec mínimo. El problema estético queda minimizado si escogemos monturas pequeñas para estas lentes. Ver Figura Superficie Convexa y Superficie Cóncava. La superficie convexa es aquella que describe generalmente la primera cara, también denominada superficie anterior. Tiene potencia positiva. La superficie cóncava es aquella que describe la segunda cara o superficie posterior (siempre que no se trate de una lente biconvexa). Se expresa su valor en potencia negativa. Figura 26. Lente para corregir la miopía Figura 28. Supe perficies de una lente.

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26 4. L e n t e s C o r r e c t o r a s : P r i n c i p i o s Ó p t i c o s y G e o m é t r i c o s Clasificación de Lentes Según la combinación de las curvas de sus caras, las lentes se pueden clasificar en varios tipos, tal y como se especifican en la Figura 29. Figura 29. Clasificación de lentes.

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28 5 L a M a t e r i a P r i m a 5. LA MATERIA PRIMA Una lente oftálmica no es más que un medio refractante limitado por dos superficies. Las características ópticas de la lente vienen determinadas tanto por la geometría de dichas superficies como por la naturaleza óptica de dicho medio. Por ello es importante conocer las propiedades y características de la materia prima de la que están hechas las lentes. Hay dos tipos principales de lentes si atendemos a la composición del medio refractor: Lentes orgánicas: En ellas la materia prima es un producto de la química orgánica. Es lo que se conoce vulgarmente como plástico, aunque realmente son polímeros muy especializados los que se usan en óptica oftálmica por sus cualidades ópticas y físicas. Lentes minerales: Son aquellas cuya materia prima es el vidrio. Se llaman así porque el vidrio está hecho fundamentalmente de silicatos. 5.1 Lentes Orgánicas Están compuestas de polímeros orgánicos. Se caracterizan porque: Tienen una densidad menor, lo que las hace muy ligeras. Son más blandos y más propensos a rayarse que sus contrapartidas minerales. Esto se solventa en la actualidad con tratamientos endurecedores que colocan una película de material resistente al rayado sobre su superficie. Esta laca antirrayado Indo la comercializa bajo el nombre de Super- Durcap. En la actualidad se presentan en índices de refracción: Primer material oftálmico orgánico que salió al mercado. Fue Descubierto a principio de los años 40. Se trata del compuesto correspondiente al tipo de material plástico llamado CR-39. Su densidad es muy baja, casi la mitad del mineral, por lo que es muy ligero. Sin embargo su índice de refracción bajo hace que las lentes sean también más gruesas. Su número de Abbe es alto, por lo tanto ópticamente correcto. Este material es considerado como bajo índice Conocido como Superfín, es una materia prima orgánica que sale al mercado en el año 1992, de desarrollo exclusivo INDO. Este índice permite incrementar valor añadido respecto al índice De modo que las lentes son: un 25% más finas, un 25

29 5. L a M a t e r i a P r i m a 25% más ligerasy un 50% más resistentes que las lentes orgánicas convencionales. Está considerado como un índice medio Todavía más reciente. Más ligero que el de índice debido a sus menores curvas y menor densidad. Sin embargo, tiene un número de Abbe más bajo, y por lo tanto, peor. Permite hacer lentes delgadas y ligeras. Se considera un índice medio De desarrollo posterior a Material desarrollado por Indo en el 2001, conocido como Ultrafín. Ideal para graduaciones medias y altas, consiguiendo lentes más delgadas y ligeras. Su densidad es muy baja y tiene un buen número de Abbe. Está considerado como un alto índice orgánico Es uno de los materiales orgánicos de mayor índice. De desarrollo muy actual, se empezó a comercializar en el mercado en Permite la máxima reducción de espesores, pero su número de Abbe es bajo, por lo que las lentes tienen mayor aberración cromática. Representa un tanto por ciento muy bajo en el mercado. Índice (nd) Abbe (ν) Densidad Transmitancia Reflexión Absorción (g/c) (%) (%) UV(nm) Superfín Superfín Ultrafín Indolite Tabla 6. Oferta de producto orgán gánico Indo y sus características técnicas 5.2 Lentes minerales Las lentes minerales están compuestas fundamentalmente por Sílice fundido con óxidos metálicos como de Titanio, el de Bario, Sodio, etc. Se caracterizan porque: Presentan una notable dureza y resistencia al rayado. Son más pesadas que las orgánicas debido a su mayor densidad. Comercialmente existen distintos tipos de vidrios denominados según su índice de refracción: Primer vidrio oftálmico fabricado. Conocido como vidrio Crown. Es el índice tradicional en óptica oftálmica, hasta los años 90. Suele tener relativamente poco peso y un buen número de Abbe. Está considerado como un índice de refracción bajo Aparece tras el vidrio de índice 1.8 y Ha tomado notable auge en los últimos tiempos con tendencia a sustituir al Crown. Produce lentes menos gruesas y ligeramente menos pesadas, con un número de Abbe algo inferior al Se considera como índice medio Vidrio, en sus orígenes, conocido como Flint. Aparece después del índice Ideal para graduaciones fuertes, ya que sus lentes pueden ser muy poco curvadas. Sin embargo, este material tiene un número de Abbe menor que el vidrio Crown, comprendido entre 35 y 40., con lo que las imágenes se desdoblan en colores al mirar fuera del eje óptico de la lente. Es considerado un alto índice Su aparición fue posterior al índice 1.7. Requiere menos curvatura que el índice anterior, pero es muy denso, y por tanto pesado, aunque su poca curvatura puede llegar a contrarrestar su alta 26

30 5. L a M a t e r i a P r i m a densidad al permitir lentes muy delgadas. Ideal para graduaciones muy fuertes. Tiene un número de Abbe bajo, entre 30 y 35, esto es, mayor aberración cromática. Calificado como alto índice El último alto índice que aparece en el mercado mineral. Para aplicaciones similares al índice 1.8, todavía más reducido que éste, y algo más pesado, puesto que es más denso. Se prescribe para graduaciones muy elevadas. A continuación (Tabla 7) se exponen los distintos nombres comerciales y sus características técnicas que Indo ofrece al mercado en vidrio mineral. Índice (nd) Abbe (ν) Densidad Transmitancia Reflexión Absorción (g/c) (%) (%) UV(nm) V Standard Indovís Indovís 1.7 AS Indovís Indovís Tabla 7. Oferta de producto mineral Indo y sus características técnicas 5.3. Policarbonato Las aplicaciones del plástico de policarbonato (PC) son muy diversas englobando desde la óptica, hasta la medicina, pasando por la electrónica y la mecánica. Algunos de los productos fabricados en PC son los CD-ROMs, CDs, Minidiscs, DVDs, carcasas de teléfonos móviles y relojes, ventanas de los aviones, visores para astronautas y motoristas, lentes, paneles de los salpicaderos, faros de los coches, electrodomésticos, riñones artificiales, Un plástico de policarbonato (PC) es un polímero obtenido por policondensación lineal que en sus cadenas presentan la agrupación -O-CO-O (ésteres del ácido carbónico). La macromolécula de PC esta formada por largas cadenas paralelas con pocos enlaces entre ellas. Debido a esta estructura lineal este material es susceptible de moldearse por calor y endurecerse por el frío tantas veces como se quiera debido a que no sufre, durante este proceso, ninguna transformación química, solamente un cambio físico. La temperatura de reblandecimiento es elevada en los PCs por lo que a 140ºC es completamente rígido. Esta disposición lineal también permite que al aplicar una energía sobre este material las cadenas se deslicen unas contra otras absorbiendo la energía y confirien- Figura 30. Cadenas de policarbonato en estado normal (a) y sometidas a una energía de impacto (b). 27

31 5. L a M a t e r i a P r i m a do una alta resistencia al impacto (figura 1). Otra consecuencia de su estructura lineal es que determinados disolventes son capaces de separar las cadenas y disolver el PC. Debido a su composición química este polímero presenta una baja densidad, un alto índice de refracción y un bajo número de Abbe. A pesar de su gran resistencia al impacto, son fácilmente rayable y para determinadas aplicaciones debe protegerse con lacas endurecedoras. La poca cristalinidad de este plástico le confiere una elevada transparencia y puede utilizarse para la fabricación de ventanas, visores, lentes Para proteger este material de la radiación UV y evitar un envejecimiento prematuro deben añadirse aditivos que absorban en la zona ultravioleta Estos aditivos permiten al mismo tiempo aumentar el pie del UV ( λ en que la transmisión es 1%). sión de las lentes es muy inferior a la del CR-39 necesitando siempre la aplicación de una capa protectora. Esta capa también protege la materia de PC contra ataques químicos. Debido a su índice, las lentes de PC pertenecen al grupo de los altos índices. Para una misma graduación se puede disminuir el espesor de las lentes de PC respecto al de las lentes de CR-39. El bajo número de Abbe del PC puede provocar que las aberraciones cromáticas en lentes de este material sean más visibles. Las lentes de PC poseen una densidad inferior a la del CR-39 y absorben totalmente la radiación ultravioleta hasta 380 nm. Teniendo en cuenta todas estas propiedades, las lentes de PC son aconsejables para niños y deportistas y para personas que deseen mejorar la estética de sus lentes reduciendo su espesor. Las lentes oftálmicas de PC llegaron al mercado a finales de los años 70 e inicialmente se utilizaron básicamente para lentes de seguridad. La evolución tecnológica que ha sufrido el procesado del PC durante estos últimos años le ha permitido alcanzar unos estándares de calidad comparativos a los de los materiales termoestables tipo CR-39. En la tabla siguiente presentamos las principales características de las lentes de PC respecto a la lente de referencia CR-39. PC CR-39 Índice de refracción Transmisión visible (%) Densidad (g/ml) Abbe Pie UV (nm) Resistencia impacto (Joules) Tabla 7. Característica sticas técnicas del policarbonato y comparativa con CR-39. Comparativamente la resistencia al impacto de una lente de PC de espesor de centro 1.5 mm es más de 50 veces superior a una lente de CR-39 de iguales características. Sin embargo la resistencia a la abra- 5.4 Materias primas especiales Existen tanto vidrios como polímeros diseñados para cumplir requisitos especiales. Los más importantes son: fotocrom omáticos y polarizantes Fotocromáticos Son aquellos materiales ópticos que tienen la propiedad de oscurecerse en presencia de rayos ultravioleta. Proporcionan protección solar en exteriores, volviendo a tener un nivel de absorción muy bajo en interiores. El efecto fotocrom omáticos se consigue mediante sustancias químicas que modifican su color o se oscurecen cuando absorben luz ultravioleta. En el caso del vidrio suelen utilizarse sales de plata. Las lentes orgánicas incorporan compuestos orgánicos que son capaces de modificar su estructura reversiblemente para cambiar de color Activación y desactivación Al incidir luz ultravioleta sobre la lente, empieza la reacción de activación y poco a poco la lente se va 28

32 5. L a M a t e r i a P r i m a oscureciendo hasta alcanzar un máximo: la lente está activada. Por el contrario, al dejar de incidir ultravioleta, la lente inicia la desactivación: es decir progresivamente deja de tener coloración hasta conseguir volver al estado original: inactivo. En general la reversibilidad se pierde con el tiempo, denominada fatiga. En los últimos años se han desarrollado lentes fotocromáticas que no presentan la fatiga antes mencionada. En la curva activada vemos que la transmitancia es mucho menor y varía según el color. En promedio es del orden de un 31% y debido a que absorbe mucho más el azul que el rojo, la veremos de color marrón. En cuanto a la forma de aplicación se pueden distinguir dos casos: La activación afecta a la transmitancia pero no a la reflexión. Es decir, el substrato refleja el mismo porcentaje de luz, pero aumenta mucho la absorción, en detrimento de la transmisión. Las curvas de transmitancia espectral son muy diferentes según si la lente está activada o bien desactivada, como podemos apreciar en la figura Fotocromatismo en la masa En este caso las sustancias fotocromáticas se hallan incluidas en el interior del substrato. Esto tiene dos ventajas: El fotocromatismo no desaparece después de una fuerte abrasión superficial. Se favorece la resistencia al envejecimiento. Este es el caso de Indocromic, en mineral, y Superfín Indocromic, en orgánico. La única desventaja relativa es que las lentes con graduaciones fuertes, sobretodo negativas, las diferencias de espesores producen diferencias de oscurecimiento al haber menos material en las zonas más delgadas Fotocromatismo en la superficie Figura 31. Transmitancia de una lente fotocrom omática. Activación y desactivación. Se consigue de una de las dos formas: En la Figura 34 podemos ver las curvas de transmitancia espectral para una lente Indocromic Superfín. En la curva sin activar observamos que la transmitancia es muy alta en casi todo el espectro y, a partir de 430 nm es prácticamente una recta. Esto indica que transmite alrededor de un 90% de la luz que le llega y para todos los colores por igual, lo que implica que el color que veremos salir de la lente es blanco. Mediante un tratamiento que difunde el material fotocrómico hasta una cierta profundidad en la superficie del material orgánico. Adosando mediante polimerización una fina lámina de material fotocrómico sobre una o las dos caras de la lente mineral. Este es el caso de Polcromic. La ventaja de este tipo de fotocromatismo es que se consigue una uniformidad de color, independientemente de la graduación. 29

33 5. L a M a t e r i a P r i m a Las desventajas son el envejecimiento más rápido al haber menos cantidad de material fotocromático, y el riesgo a que una abrasión importante puede hacer desaparecer el efecto fotocromático en la zona interesada. Además, si los rayos ultravioleta inciden por la parte posterior de la lente, ésta no se oscurecerá, ya que las propiedades fotocromáticas se presentan tan sólo en la primera cara de la lente. Dentro de los materiales minerales Indo encontramos fotocromatismo en masa para los índices y 1.6. El fotocromatismo en superficie mediante polimerización está comercializado en Indo con el nombre de Polcromic. Dentro de los materiales orgánicos Indo desarrolla fotocromatismo en masa para la lente Superfín, conocido comercialmente como Indocromic Superfín. Este producto siempre va acompañado del tratamiento de endurecido Super-Durcap, para evitar posibles daños en el material. Índice (nd) Abbe (ν) Densidad (g/c) rtansmitancia (%)* Reflexión (%) Absorción UV(nm) Indocromic Superfín Marrón / Indocromic Superfín Gris / Indocromic F1 Marrón / Indocromic F1 Gris / Indocromic Standard 1.6 Marrón / * Activado/desactivado Tabla 8. Oferta de producto fotocrom omático orgánico y mineral Indo y sus características técnicas Polarizantes La luz solar está compuesta por una mezcla de ondas electromagnéticas que se propagan vibrando en todos los planos perpendiculares a la dirección de propagación. Bajo ciertas circunstancias, o cuando atraviesa ciertos materiales, la luz sale polarizada, es decir, vibrando en un solo plano del espacio. Ver Figura 32.. Figura 32. Polarización de la luz. a) Luz no polarizada; b) Luz parcialmente polarizada; c) Luz totalmente polarizada. 30

34 5. L a M a t e r i a P r i m a Si la luz polarizada en una dirección dada la hacemos pasar por un material polarizante orientado a 90º del plano de polarización de la luz, ésta se extingue por completo. Ya en 1808, el científico francés Malus se percató de que la luz que incide oblicuamente en una superficie reflectante, como el vidrio o el agua, sale con un cierto grado de polarización. Posteriormente Brewster descubrió que el grado de polarización es máximo cuando la incidencia tiene un ángulo cuya tangente es el índice de refracción del material. Este ángulo se llama ángulo de Brewster. La polarización nos permite eliminar los molestos reflejos que se dan sobre el agua o sobre superficies brillantes no metálicas, como la nieve. Puesto que la luz reflejada por dichas superficies está polarizada en cierto grado, basta proveernos de unas gafas con filtro polarizante, de forma que la dirección de polarización sea a 90º de la emergente, para reducir notablemente la intensidad de los reflejos. 31

35 6 L e n t e s O f t á l m i c a s 6. LENTES OFTÁLMICAS Las lentes oftálmicas están formadas por materia mineral u orgánica, transparentes y delimitadas por dos superficies Según sea la forma de estas superficies y la combinación entre ellas, obtendremos lentes con diferentes características. Las lentes oftálmicas pueden clasificarse según la superficie en: lentes esféricas, lentes asféricas y lentes tóricas Lentes Esféricas puntos situados a 30º del eje óptico. Para conseguir esta condición debemos aplicar las Elipses de Tscherning. El astigmatismo oblicuo es una aberración óptica que induce borrosidad y distorsión de la imagen, si la eliminamos en un arco de 30º la lente es óptima para el usuario. Las elipses de Tscherning son diferentes según sea el índice de refracción de la lente y la distancia de trabajo del usuario. En la Figura 33 se observa una de las elipses de Tscherning. Diremos que una superficie es esférica cuando ha sido generada por un radio constante. Por ejemplo, la superficie de una pelota de billar, es esférica. Las lentes esféricas son aquellas que han sido construidas con dos superficies esféricas. Las principales características de estas lentes son: Simetría de revolución: Son lentes generadas por radios constantes. Ha sido la geometría dominante hasta la década de los 90. Las lentes oftálmicas esféricas deben ser puntuales, es decir, libres de astigmatismo oblicuo en los Figura 33. Elipse de Tsche scherning para el índice n=1.523 y para visión próxima. 33

36 6. L e n t e s O f t á l m i c a s De la figura se deduce, que para cumplir esta condición de aberraciones óptimas, sólo existen dos posibles curvas de la superficie anterior para una potencia frontal (Pvp). Por ejemplo, si deseamos obtener una potencia Pvp= +5D, encontramos dos curvas posibles para la primera cara, de entre estas dos siempre escogeremos aquella que proporcione un diseño más estético (la más plana). También se observa que no existe ninguna solución óptima para lentes con una potencia (Pvp) por encima de +8 D o para miopías fuertes, cercanas a 30D. Estas limitaciones de diseño inducen que determinadas ametropías no se puedan corregir óptimamente con este tipo de lentes, por ello se recurren a diseños asféricos. 6.2 Lentes Asféricas Hablaremos de superficie asférica cuando se ha generado con un radio de curvatutra variable, es decir, el radio aumenta a medida que nos alejamos del centro (ver Figura34). A modo de ejemplo, podemos imaginarnos la superficie de un balón de ruggbi en su meridiano más largo, donde la curvatura varía, haciéndose más plana en los extremos. Estas lentes se generan mediente cónicas (superficies donde el radio no es constante debido al coeficiente de asfericidad) en una de sus superficies, generalmente la anterior (Ver Firgura) La combinación de una superficie asférica, generalmente la primera, y la otra esférica da lugar a lentes asféricas. La geometría asférica proporciona lentes más finas, cómodas, estéticas y sin limitaciones de diseño. Y además tienen características ópticas superiores a las esféricas. Figura 34.Grado de asfericidad según la superficie cónica de revoluci evolución. 6.3 Lentes Tóricas La superficie tórica será aquella cuya curvatura es distinta en todos los meridianos, desde el mayor hasta el que es menor, siendo ambos perpendiculares entre sí. Es posible imaginarlo si pensamos en la cámara de un neumático: donde su parte más externa presenta un radio máximo, y la otra parte, perpendicular a ésta, presenta un radio mínimo, que define la sección de la cámara. Las lentes tóricas se consiguen al combinar una superficie tórica (generalmente la segunda) y la otra esférica o bien asférica. Esta lentes surgen para solucionar el problema del astigmatismo, por ello también se las denomina lentes astigmáticas. Aunque la corrección del astigmatismo admite diversas geometrías, la forma habitual de corrección es la lente tórica. El usuario astígmata tiene una potencia diferente en todos los meridianos de su ojo, siendo máxima y mínima en dos meridianos principales perpendiculares entre sí. Una lente tórica tendrá dos focos correspondientes a una potencia máxima y a una mínima. En la nomenclatura de estos focos se denomina: Cilindro a la diferencia de potencia entre ambos focos. El cilindro puede adoptar signo positivo o negativo. Será positivo si la diferencia entre los 34

37 6. L e n t e s O f t á l m i c a s focos se hace de menor a mayor valor relativo (ej 1: de 5 a 3: el cilindro es de +2D). Y será de signo negativo si vamos de mayor a menor valor relativo (ej 2: de +5 a +3: el cilindro es de -2D). Se mide en dioptrías cilíndricas (DC) Formulación En óptica se utiliza asiduamente la fórmula esferocilíndrica para dar el valor de la graduación astigmática. Esta fórmula tiene tres términos: e c αº. Donde llamaremos e a la esfera, c al cilindro y αº al eje del astigmatismo. Esfera. Se considera el valor de esfera dependiendo del signo del cilindro. Si hemos calculado el cilindro en positivo, la esfera será el meridiano de menor valor relativo. Si por el contrario hemos determinado el cilindro en signo negativo, la esfera tomará el valor del meridiano de mayor valor relativo. Así pues, en el ejemplo 1, la esfera tendrá el valor 5 D, mientras que en el ejemplo 2, tomará el valor +5 D. Se mide en dioptrías esféricas (DE). Eje del astigmatismo. Es la dirección donde se sitúa el eje del cilindro. Su valor está comprendido entre 0 y 180º. El eje del cilindro, o del astigmatismo si nos referimos al ojo, nos indicará la dirección de la esfera por ser perpendicular a la potencia del cilindro. Por ejemplo: º; El eje de astigmatismo está orientado a 90º, el cilindro es de 2.00 DC y la esfera de +4.00DE. Esta lente tendrá dos focos de potencias: P1=e dioptrías a α grados. P2= e+c dioptrías en el meridiano perpendicular (α+90º). Según el ejemplo anterior: Para producir los dos focos distintos en la lente, se talla, generalmente en la segunda cara, una superficie tórica o cilíndrica, es decir, con dos curvas diferentes. Las lentes tóricas se pueden obtener al combinar una superficie tanto esférica como asférica con otra tórica o cilíndrica Transposición Una graduación astigmática se puede expresar, como hemos dicho, en cilindro con signo positivo o negativo. Al resultado de pasar de una expresión a otra se llama transposición. Los pasos para transponer una expresión esferocilíndrica son los siguientes: 1. El cilindro se mantiene en valor absoluto pero se le cambia el signo. 2. Al eje αº se le suman 90º. Figura 35. Sección de una lente tórica. 3. La esfera será el resultado de sumar c+e.

38 35

39 6. L e n t e s O f t á l m i c a s Ejemplo: º; º 1. El cilindro de su transpuesta será El eje de su transpuesta será 90º+90º= 180º 3. La esfera de su transpuesta será +4 + (-2)= Lentes cilíndricas La lente cilíndrica, no es más que un caso de lente tórica pero el valor del radio mayor es infinito, que genera un meridiano plano, y su radio perpendicular es curvado. Es fácil imaginarse la sección de un tubo, donde longitudinalmente es plano y su perpendicular tiene el radio de la sección del tubo. El ángulo de desviación (δ) es la inclinación del rayo emergente (sale del prisma) respecto al incidente (entra en el prisma). Los prismas de aplicación visual se llaman prismas oftálmicos y poseen un ángulo apical (α) menor a 10º. Se cumple la siguiente relación: d = ( n - 1) : a Por lo tanto, la cantidad de desviación del prisma oftálmico depende tanto del ángulo apical (α) como del índice de refracción del prisma. Ver Figura Prismas Oftálmicos Principios Básicos Un prisma es todo cuerpo transparente limitado por dos dioptrios planos no paralelos. El ángulo que forman estos dos dioptiros se denomina ángulo apical (α), y la intersección entre las dos caras del prisma se denomina arista. La base del prisma será el lado opuesto y paralelo a la arista. Ver Figura 36. Figura 37. Ángulo de desviación de un prisma La potencia de los prismas oftálmicos es la capacidad de desviar la luz. La unidad de esta magnitud es la dioptría prismática ( ). C.F. Prentice en 1888 definió la dioptría prismática como la capacidad de desviar la luz 1 cm en una pantalla situada a 1 m. Figura 36. Composición de un prisma. Cuando un rayo de luz incide sobre un prisma se refracta dos veces según la ley de la refracción. Si el prisma está inmerso en aire, el rayo se desvía en dirección a la base del prisma. Figura 38. Definición de dioptría prismática ( ). 36

40 6. L e n t e s O f t á l m i c a s Según se observa en la Figura 38: d = 10 0 : tgd La base de un prisma puede situarse en distintas direcciones del espacio para conseguir la desviación deseada. Las cuatro direcciones elementales son: Provocan la rotación del ojo hacia la arista del prisma para conseguir modificar hacia la arista la trayectoria del eje visual respecto su posición habitual. Los prismas con Base Temporal provocan que los ojos converjan. Horizontal: Base Temporal (BT, hacia fuera) y Base Nasal (BN, hacia dentro). Vertical: Base Superior (BS) y Base Inferior (BI). En óptica oftálmica para expresar la base del prisma lo haremos atendiendo al sistema TABO: Figura 39. Sistema TABO para designar la orientación de un prisma. Figura 41. Convergencia producida por una prescrip escrip- ción de BT Visión a través de un Prisma Un prisma desplaza los objetos hacia la arista. El rayo que emerge (sale) del prisma siempre se dirige hacia la base. (Ver Figura 40). Desplazan las imágenes de los objetos a una posición tal que pueda ser observada cómodamente por el usuario. Por ejemplo, para un ojo estrábico que no tiene motricidad suficiente para enfocar los objetos. Figura 40. Formación de imágenes a través de un pris- ma. En óptica oftálmica se usan los prismas frente a los ojos para variar la alineación relativa de los ejes visuales de un ojo respecto a otro. Las dos finalidades principales de la aplicación visual de los prismas son: Figura 42. Desplazamiento de la imagen hacia la posi- ción convergente del eje visual producido por un pris- ma BN. 37

41 6. L e n t e s O f t á l m i c a s Representacion Prismática de Lentes Esféricas En el centro óptico de una lente positiva o negativa el efecto prismático es nulo. Para cualquier otro punto, las lentes oftálmicas se comportan como un prisma, es decir, si, al montar las lentes, el eje visual del observador no pasa por el centro óptico se estará induciendo un efecto prismático que será mayor cuanto más alejado del centro óptico. Una lente positiva se comporta, en cuanto a efectos preimáticos, como infinitos prismas unidos por sus bases. En cambio, una lente negativa se representa como infinitos prismas unidos por sus aristas. Ver Figura Prismas de Fresnel Los prismas de Fresnel son una alternativa para solucionar el problema que presentan las elevadas prescripciones prismáticas, puesto que reducen el espesor y el peso de la lente. Los prismas de Fresnel son un conjunto de pequeños prismas con el mismo ángulo apical (a) e igual espesor en la base. El resultado es una lente prismática con el mismo ángulo apical pero con un espesor muy reducido. Ver Figura 44. Figura 44. Esquema de un pris- ma de Fresnel. 6.5 Lentes Monofocales Estas lentes son las más comunes, se caracterizan por tener una sola distancia focal, es decir, una sola graduación y pueden compensar todas las ametropías: Figura 43. Representaci esentación prismática de una lente positiva y negativa. La ley de Prentice nos da la relación para encontrar el efecto prismático producido al observar por cual- = d (cm) : Pv p quier punto de la lente distinto al centro óptico: Donde: = Potencia prismática inducida. d= distancia del C.O. al punto por donde pasa el eje visual del observador en cm. Pvp= Potencia esférica de la lente. La determinación de la base dependerá si la lente es positiva o negativa. Para deducirla es muy práctico imaginarse la lente según la representación de la e imaginarnos por dónde pasa el eje visual. La miopía: con lentes monofocales denominadas meniscos negativos. También pueden utilizarse lentes de geometría bicóncava para potencias elevadas. La hipermetropía: con lentes monofocales denominadas meniscos positivos. El astigmatismo: con lentes monofocales denominadas tóricas, que son la combinación de una superficie tórica o cilíndrica con una esférica. 6.6 Lentes Multifocales Este tipo de lentes se utilizan para corregir la denominada presbicia o vista cansada, definida en capítulos anteriores. es. Existen diferentes entes tipos de multifocales: 38

42 6. L e n t e s O f t á l m i c a s Bifocales El bifocal es una lente provista de una lentilla o segmento para visión cercana. Esta lente multifocal tendrá dos focos, dos graduaciones. En primer lugar, la visión lejana estará situada en la parte superior de la misma. La visión cercana, se encuentra en la pastilla o playa de cerca. La forma de esta sección es lo que diferencia los diferentes tipos de bifocales tal como apreciamos en la Figura Trifocales Las lentes trifocales surgen debido a que uno de los problemas que no resuelve el bifocal es que a medida que la edad avanza surgen zonas de distancia intermedia que la adición no cubre. El problema se soluciona parcialmente añadiendo una segunda lentilla de adición intermedia. Figura 1. Tipos de bifocales: executive, bifocal redondo, bifocal curvado Ventajas y Deventajas Las ventajas que aporta un bifocal son: Capacidad de enfocar dos distancias: lejos y cerca. Cesa la necesidad de utilizar dos gafas Ventajas y Deventajas Las ventajas que aporta un trifocal son: Capacidad de enfocar tres distancias: lejos, intermedia y cerca. Cesa la necesidad de utilizar tres gafas. Las principales desventajas de la lente bifocal son: Salto de Imagen: es debido exclusivamente al segmento y se manifiesta como una alteración en la posición de la imagen (hacia arriba) cuando el objeto está situado en el campo de la línea de separación. Las principales desventajas del trifocal son: Doble salto de imagen: debido a que ahora en vez de un segmento, se tienen dos. Imagen de vejez: por la misma razón que el bifocal. Distancias que no cubre la adición: Al tener solamente dos focos, tan sólo se verán bien enfocadas dos distancias, quedando las distancias intermedias desenfocadas o borrosas. Imagen de vejez: Por ser muy visible la lentilla. Figura 45. Lente trifocal. 39

43 6. L e n t e s O f t á l m i c a s Progresivas Es una lente cuya cara anterior está diseñada de forma que la distancia focal en cada punto de intersección de la trayectoria de convergencia del ojo con la superficie de la lente se corresponde con la distancia al punto de fijación. Esta lente tiene todas las graduaciones necesarias para poder ver a cualquier distancia Características Técnicas En una lente progresiva encontramos las siguientes zonas principales, tal como muestra la Figura 47. Zonas Marginales: Zonas laterales donde surgen ciertas aberraciones ópticas, no aptas para la visión foveal, pero perfectamente útiles para la visión periférica Teorema de Minkwitz En forma simplificada dice lo siguiente: El valor del astigmatismo en dirección perpendicular al meridiano principal crece el doble de rápido de lo que lo hace la potencia. La lente progresiva es, por tanto, un delicado compromiso entre factores contradictorios. Debido al teorema de Minkwitz, los campos visuales cambian, para un mismo modelo de progresivo, según la adición. En este sentido, adiciones menores tendrán un campo visual sensiblemente mayor que adiciones más fuertes, tal como apreciamos en la Figura 48. Figura 47. Zonas de la lente prog ogresiva. Meridiano Principal: es la línea que define la intersección del plano de la lente con la línea de mirada, al pasar verticalmente de la zona de lejos a la de cerca considerando la convergencia de los ejes visuales. Zona de Lejos: Área superior, apropiada para la visión de lejos. Zona Intermedia o Pasillo: Zona de transición entre la zona de lejos y la de cerca. Apta para distancias intermedias. Zona de Cerca: Zona inferior, apta para visión de cerca. Figura 48. Anchura del campo visual según la adición Marcaje Las lentes progresivas están marcadas mediante unos puntos de referencia que permiten al óptico centrar la lente y realizar el montaje. Ver Figura 49 y

44 6. L e n t e s O f t á l m i c a s Figura 49. Marcas de refe eferencia encia en lentes PSV. Figura 50. Marcas tampográficas (en oscuro (borra ra- bles)) Ventajas y Deventajas Las principales ventajas del progresivo son: Elimina los problemas del bifocal y trifocal: al poder enfocar a cualquier distancia requerida. Utilización de una sola gafa para todo uso: al no tener que requerir de una segunda gafa auxiliar para un uso concreto. No dan imagen de vejez: al contrario que el bifocal y trifocal, la constancia de la necesidad de una adición ya no es evidente. La principal desventaja es: Debido a sus características especiales necesita un periodo de adaptación. Permite una visión nítida para todas las distancias, al tener una cantidad de focos infinita. 41

45 P r o t e c c i ó n 8 Las lentes no solamente constituyen una solución a determinados problemas visuales sino que también nos protegen de las diversas agresiones del medio que nos envuelve. Éstas se pueden clasificar como debidas a: Las radiaciones Ultravioletas e Infrarrojas que llegan al ojo, así como la radiación visible intensa. Los impactos de objetos. Tipo de Radiación Longitud de onda Contenido en % Ultravioleta C "U V C" nm 0% Ultravioleta B "U V B" nm 0.4% Ultravioleta A "U V A" nm 3.9% Visible nm 51.8% Infrarrojo A µ 31.2% Infrarrojo B µ 12.7% Infrarrojo C 3µ -1 mm 0% 8.1 Radiaciones El espectro de la luz visible no es más que una pequeña parte de todo el espectro de radiación electromagnética que nos envuelve, entre el que se cuentan, además del visible, los rayos gamma, las microondas, las ondas de radio, etc. De todas ellas, las más importantes debido a sus efectos nocivos y a la creciente exposición a que estamos sometidos, son las radiaciones Ultravioleta e Infrarroja. Según la norma de la CIE, la Commission Internationale de l Éclairage, el contenido energético medio de la radiación solar a nivel del suelo es (ver Tabla 9): Tabla 9. Composición del espectro solar cenital según documento nº 20 de la CIE. 8.2 Rayos UV A pesar de estos datos, la proporción de ultravioleta puede aumentar en algunos casos. La cantidad que llega a la superficie de la tierra es menor que la que emite el sol. Esto es así porque la capa de ozono estratosférico absorbe la radiación de menos de 290 nm. Se ha comprobado que la disminución de la capa de ozono ha traído como consecuencia un aumento de la cantidad de radiación ultravioleta, por tanto, cabe esperar que aumenten los efectos nocivos que ello conlleve. Para establecer la dosis máxima permisible para el ojo humano, la OMS ha considerado tres factores: 47

46 8. P r o t e c c i ó n La intensidad de radiación (que depende de la latitud, la altitud, la hora del día, el estado atmosférico, etc.). La eficacia biológica espectral. El tiempo de exposición. La eficacia biológica espectral es el factor que relaciona el daño en los tejidos biológicos del ojo humano con la longitud de onda que los produce. En concreto, el mayor daño se produce con ondas de 290 nm (UVB), y disminuye rápidamente para longitud de onda mayores, siendo casi nulo a partir de los 500 nm. La OMS ha establecido desde 1980 los umbrales de exposición a la radiación. Por ejemplo, para la radiación UVB, la más perjudicial, la dosis máxima para 8 horas de exposición es de 3 mj/cm 2. Como dato orientativo, en una playa del sur de España a primeros de Julio se superan los 21.3 mj/cm 2, más de siete veces lo establecido por la OMS! ratitis. Las fuentes responsables de esta emisión nociva son: la propia radiación solar en condiciones extremas (alta montaña, nieve, ambientes marinos, trópicos...), el arco eléctrico y la lámpara de xenón de alta presión. El espectro de acción para la córnea empieza a los 210 nm y se extiende hasta los 320 nm, con una máxima sensibilidad para 270 nm, que corresponde a UVC. Para valores más grandes de λ se necesita del orden de 500 veces más energía para dañar la córnea. Generalmente los efectos desaparecen a las 48 horas. El espectro de acción para el cristalino se extiende desde los 290 nm hasta 370 nm, pero la región que induce cataratas se restringe desde los 295 nm hasta los 320 nm con una sensibilidad máxima para los 300 nm. El cristalino absorbe gran cantidad de UV y su efecto es acumulativo Efectos del Ultravioleta sobre el Ojo Como ya es sabido, las alteraciones corneales debidas al UV en el ojo son la conjuntivitis y la que- En el caso de la retina, su espectro de acción al UV está comprendido desde 320 nm hasta 400 nm. Esta estructura está protegida frente a esta radiación gracias al cristalino y córnea. Figura 54. Efectos del ultravioleta en el ojo. 48

47 8. P r o t e c c i ó n 8.3 Radiación Visible 8.5 Lentes Solares De la radiación visible, la parte más energética corresponde a la luz violeta y azul. Estudios recientes han demostrado que los efectos que esta radiación produce en la retina son acumulativos, de manera que una exposición continuada a ambientes con fuerte predominio de radiación azul, pueden causar con el tiempo el deterioro irreversible de los elementos fotosensores de la zona central de la retina, originando un proceso de ceguera (la degeneración macular senil) que ya constituye la principal causa de pérdida de visión entre la población de edad más avanzada de Inglaterra, Gales, Canadá, Australia y los Estados Unidos. Los ambientes donde predominan este tipo de radiación son los de nieve y los marinos. Para proteger los ojos de la excesiva radiación solar a que nos vemos sometidos por el creciente auge de los deportes de alta montaña y náuticos, así como de las largas jornadas de sol en el verano, lo más adecuado es seleccionar una buena lente solar. Para ello atenderemos a la curva de transmitancia espectral, ver Figura Radiación Infrarroja Los rayos infrarrojos se extienden desde la parte final del espectro visible (780 nm) hasta el infrarrojo C. No sólo el sol emite rayos infrarrojos. Cualquier objeto caliente emite este tipo de radiación, lo que es la base de los sistemas de visión nocturna. Los efectos del Infrarrojo cercano son térmicos, se disipan fácilmente a través de los sistemas de refrigeración naturales del ojo. No obstante, en grandes dosis o de forma acumulativa pueden producir lesiones irreversibles en la retina, coroides, iris y cristalino. Esto es lo que ocurre, por ejemplo, cuando nos exponemos abiertamente a la observación de un eclipse solar. Es conocida, por ejemplo, la catarata del soplador de vidrio, producida a lo largo de los años por la acumulación de los efectos de la intensa radiación infrarroja que emite el vidrio fundido. La protección debe hacerse con lentes especiales que absorban el infrarrojo en estas condiciones. Figura 55. Curva de transmitancia de una lente solar. Se denomina pie del ultravioleta al lugar de la zona de radiación ultravioleta donde la curva cruza el eje de abscisas, con transmitancia < 1%, es decir, a partir de donde la lente ya empieza a ser transparente para la radiación ultravioleta. El pie del ultravioleta determina si la lente en cuestión deja pasar o no las radiaciones nocivas. No podemos considerar una lente solar como tal, esto es, ofreciendo una mínima protección, si el pie ultravioleta no está, como mínimo, situado a 345 nm. Por otra parte una lente solar se caracteriza por llevar un filtro de absorción que modifica su color y, por tanto, nuestra percepción de los colores. Una buena lente solar es aquella cuyo filtro de absorción no modifica sensiblemente la percepción de los colores. En general el filtrado del color azul, color predominante en la atmósfera, favorece el contraste entre los colores rojo, amarillo y verde, 49

48 8. P r o t e c c i ó n que son los colores que codifican el grueso de la información que llega a nuestros ojos. pertinente al factor de transmisión de dichas lentes. A partir del 14 de Junio de 1998 rige en España la Directiva Europea 93/42, por la que los fabricantes de lentes solares deben dar la información Según la norma ISO/DIS se han establecido las siguientes categorías de filtro para todas las lentes oftálmicas: Ver Tabla 9. Categoría del filtro Transmisi ransmisión Denominación Aplicaciones Restricciones 0 De 80% a 100% Lentes claras o ligeramente coloreadas 1 De 43% a 80% Lentes ligeramente coloreadas 2 De 18% a 43% Lentes medianamente coloreadas 3 De 8% a 18% Lentes fuertemente coloreadas Interiores / cielo cubierto Luminosidad solar ligera Luminosidad solar mediana Luminosidad solar fuerte 4 De 3% a 8% Lentes muy oscuras Luminosidad solar extrema Ninguna No válidas para la conducción nocturna No válidas para la conducción nocturna No válidas para la conducción nocturna No válidas para la conducción nocturna / diurna Tabla 10. Categoría de filtros solares. Características y aplicaciones. 8.6 Resistencia a Impactos Es sabido que, sobre todo en la industria, se dan muchos procesos en los que es necesario proteger los ojos de partículas que salen despedidas. Esto es particularmente cierto en siderurgia, construcción, minería, carpintería, y empleo de tornos y fresadoras. De entrada las características protectoras de las lentes varían según el material con el que están fabricadas. Así pues, el vidrio se rompe con cierta facilidad y produce esquinas cortantes muy peligrosas. El material orgánico, como Indolite y Superfín, es mucho menos frágil. No obstante existen varios tratamientos que, aplicados al vidrio, reducen sensiblemente su fragilidad: Laminado. Consiste en hacer un "sandwich" de un material plástico entre dos láminas de vidrio, sometiéndolas a alta presión y temperatura, con lo que se consigue un conjunto sólido En caso de rotura, los trozos de vidrio permanecen pegados al plástico. Se usa mucho en parabrisas de automóvil, pero prácticamente nada en óptica oftálmica. Templado térmico mico. Consiste en calentar el vidrio y reducir con cierta rapidez la temperatura para dejarlo tensionado. El principal problema es que se puede deformar durante el proceso y que la masa, al estar en tensión, puede llagar a estallar espontáneamente. No se usa en óptica oftálmica. Templad emplado químic mico. Consiste en colocar el vidrio, una vez tallado, en sales generalmente de nitrato 50

49 8. P r o t e c c i ó n potásico, de forma que la difusión de los iones de Potasio que se intercambian con los iones de Sodio, más pequeños, en la superficie del vidrio, crea una especie de membrana tensionada que contiene al resto del vidrio en su interior. El resultado es un vidrio tan o más resistente a impactos como el material orgánico. Si se llega a romper, se hace añicos, y los fragmentos tienen las aristas romas en general, con lo que el peligro de cortes se reduce. Es el método usado preferentemente en óptica oftálmica. En la siguiente figura podemos observar el mecanismo del templado químico. Ver Figura 56. Figura 56. Templado químico 51

50 T r a t a m i e n t o s 9 Existe un conjunto de tratamientos aplicables en óptica oftálmica. Consideramos un tratamiento superficial a aquel proceso físico o químico en el que modificamos la superficie. Estos tratamientos se aplican para proporcionar nuevas características a las lentes. Según las características, encontramos diferentes clases de tratamientos. Estos se explican a continuación. 9.1 Coloraciones La coloración consiste en la aportación de un pigmento o capa absorbente a la lente que modifica su transmitancia espectral, de tal forma que unos colores son absorbidos en mayor porcentaje. El resultado final es una lente de un color determinado Tipos Coloración Lentes coloreadas en masa: Se fabrican añadiendo a la hornada de la masa ciertos metales durante el proceso de fusión. Estos metales serán los que aporten el color y la absorción característica a la lente. La combinación de éstos puede dar lugar a multitud de tonalidades distintas. En el caso de lentes minerales encontramos como ejemplo el Luminal y el material fotocromático Indocromic. Lentes es coloreadas en superficie: Lentes minerales coloreadas por deposición en alto vacío La coloración de las lentes en campana de alto vacío es un proceso industrial que consiste en recubrir las superficies de la lente con una fina película obtenida a partir de la evaporación de óxidos metálicos calentados mediante una resistencia eléctrica, o mediante bombardeo de electrones. Este mismo proceso es el empleado para la obtención de las superficies espejeadas. Lentes orgánica nicas teñidas por inmersión En lentes orgánicas, el sistema de coloreado empleado es el del teñido de las lentes por inmersión de éstas en un tinte. Los colorantes dispersos en agua se someten a temperaturas de entre 90ºC y 95ºC, se homogeneiza la disolución y se varía el tiempo de inmersión de la lente en función del tono de color deseado. Permiten obtener una enorme variedad de colores, degradados y bidegradados. Es un método sencillo y de bajo coste. La técnica de coloración en superficie aporta gran homogeneidad al producto obtenido, mientras que 53

51 9 T r a t a m i e n t o s las lentes coloreadas en masa presentan tonos más oscuros en aquellas zonas donde la lente es más gruesa. Sin Antireflejante Antireflejante 9.2 Tratamientos Interferenciales Son tratamientos por deposición en alto vacío principalmente, de capas muy finas, algunas de cientos de nanómetros, que consiguen sus efectos mediante interferencias de las ondas luminosas. 20.0% 16.0% 12.0% 8.0% 4.0% 0.0% Mediante esta técnica se realizan los siguientes tratamientos: Antirreflejantes La reflexión se produce cuando la luz cambia de medio por el que se propaga. Por lo tanto se produce reflexión cuando la luz atraviesa una lente, tanto al entrar como al salir por cada una de sus superficies. La suma de estas reflexiones es lo que se llama reflexión total y afecta a la transmitancia de una lente. Así pues: Luz incidente (I) = Reflexión Total (RT) + Luz Transmitida (T)* *Si la lente tiene absorción, se deberá restar la Luz Absorbida. Figura 57. Reflexión vs índice de refracción. Los reflejos en una lente producen dobles imágenes, también conocidas como imágenes fantasma. Las imágenes fantasma afectan al usuario de lentes produciéndole disminución de la agudeza visual, deslumbramiento, imágenes sombreadas y dobles y pérdida de contraste. Todo ello deriva a fatiga visual y falta de definición. Por otra parte, los reflejos provocan una pérdida de estética y sensación de incomodidad para el observador. El tratamiento antirreflejante se basa en el principio de las interferencias: "dos ondas de igual amplitud y longitud de onda se anulan cuando entre ellas existe un desfase de λ/2". Ver Figura 58. Se producen reflexiones diferentes según el material. Tal como se lee en la ecuación de Fresnel la reflexión es mayor cuando el índice de la lente es más alto. 2 (n- n) R = (n + n) 2 En la Figura 56 podemos observar cómo varía la reflexión en función del material sin antirreflejante (entre un 8% y un 19%) y después de ser sometido a un tratamiento antirreflejante Natural Indo (0.8%). Figura 58. Principio de las interfe ferencias. encias. Gracias al tratamiento antirreflejante el usuario mejora la estética, obtiene una visión más nítida, menos fatiga y estrés visual. 54

52 9 T r a t a m i e n t o s Todas las lentes con el tratamiento antirreflejante de Indo llevan una capa lipófoba e hidrófoba y la capa de endurecido si las lentes son orgánicas. Comercialmente, Indo presenta el producto Natural Indo como una lente blanca con tratamiento antirreflejante, con una reflexión residual del 0.8%, además de una capa lipófoba e hidrófoba ( que repele la grasa y el agua), y también de endurecido para lentes orgánicas. Completa su oferta de antirreflejante con el tratamiento Céfir, AD y Clairfin Reflejantes Son tratamientos de efecto contrario al anterior: producen un aumento de reflejo para disminuir la transmitancia y aplicados a una lente coloreada proporciona un nivel de protección muy elevado. A las lentes así tratadas se las llama espejeadas. Encontramos como ejemplo, las lentes Supersport. 9.3 Tratamientos Hidrófobos y Lipófobos Estos tratamientos evitan que se adhieran a la superficie determinadas gotas de grasa o líquido. Aportan gran facilidad de limpieza. 9.4 Endurecido Son recubrimientos duros que protegen a las superficies orgánicas dotándolas de mayor resistencia al rayado. Resultan ser un factor determinante en el consumo de esta lentes. Los recubrimientos antirayado poseen una notable influencia en la duración de estas lentes. En la actualidad, estos recubrimientos son mayoritariamente materiales híbridos orgánicos/inorgánicos. Una de las principales características de este tratamiento es la adhesión del recubrimiento al substrato orgánico de la lente, que determina en buena medida la estabilidad (y por tanto duración) del recubrimiento sobre la lente. En cuanto a las propiedades, lo más importante de este recubrimiento es sin duda la resistencia a la abrasión. Ver Figura 60. Figura 59. Capa hidrófoba en una superficie. Figura 60. Multicapa orgánico Indo. 55