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  • POLITECNOS7

    Tecnologa ptica

    Lentes oftlmicas, diseo y adaptacin

  • Jess Caum Aregay - Begoa Domnech AmigotJos Ramn Flores Seijas - Marta Fransoy Bel

    Laura Guisasola Valencia - Consuelo Hernndez PovedaCarlos Illueca Contri - Marta Lupn Bas

    Joan A. Martnez Roda - Santiago Royo RoyoFrancesc Salvad Arqus - Joan Salvad Arqus

    M. Mar Segu Crespo - M. Luisa Vera Tenza

    Tecnologa ptica

    Lentes oftlmicas, diseo y adaptacin

    EDICIONS UPC

  • La presente obra fue galardonada en el tercer concurso"Ajuts a l'elaboraci de material docent" convocado por la UPC.

    Primera edicin (Politext): septiembre de 1996Primera edicin (Politecnos): marzo de 2001

    Diseo de la cubierta: Manuel Andreu

    Los autores, 1996

    Edicions UPC, 1996Edicions de la Universitat Politcnica de Catalunya, SLJordi Girona Salgado 31, 08034 BarcelonaTel.: 934 016 883 Fax: 934 015 885Edicions Virtuals: www.edicionsupc.esE-mail: [email protected]

    Produccin: S.A de LitografaRamon Casas 2, 08911 Badalona

    Depsito legal: B-11.416-2001ISBN: 84-8301-474-2

    Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorizacin escrita de los titulares del copyright, bajo las sancio-nes establecidas en las leyes, la reproduccin total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedi-miento, comprendidos la reprografa y el tratamiento informtico, y la distribucin de ejemplares de ellamediante alquiler o prstamo pblicos.

  • Cuando Marta Fransoy me propuso escribir el prlogo para el libro Tecnologa ptica acced de inme-diato y, es ms, lo tom no como una carga sino ms bien como un honor:

    En primer lugar porque Joan Salvad fue un buen amigo, tena unos criterios respecto a la ense-anzas de la ptica muy similares a los mos, y un sentido de la responsabilidad y el deber quesiempre admir. No se dejaba manejar y su forma de actuar fue siempre acorde con sus crite-rios, a mi juicio, acertados.En segundo lugar, la tecnologa fue mi asignatura en la Escuela de Madrid y por tanto siempreestuve muy relacionado con ella. Tanto la tecnologa de la ptica de precisin como la propiade la oftlmica fueron para m, y han sido siempre, materias preferentes de estudio.

    Con estas dos justificaciones poda quedar como un seor demostrando mi gratitud por participar conmi modesta aportacin en un tema tan grande, ya que para mayor bochorno para los que trabajamos eneste tema durante muchos aos, no hay ningn tratado importante en castellano. Lo cierto y curioso esque tampoco hay gran cosa en otras lenguas. La razn de esta falta tal vez haya que buscarla en elhecho de que hasta nuestros das -despus de la II Guerra Mundial- todo lo relacionado con el vidrioptico y la ptica era casi secreto militar. Cada cual guardaba celosamente sus conocimientos, sin dudadebido a reminiscencias medievales. Pero hay ms. Leyendo las actuales publicaciones de ptica, dala impresin que este tema de la tecnologa no merece la atencin del ptico de hoy en da... Como porotra parte sabemos que genios como Galileo y Newton, que sin duda no precisan presentacin, talla-ban y pulan sus propias lentes, llego a la manifestacin final diciendo que: ha sido una gran satisfac-cin ver cmo, aunque sea a nivel de escuela, todava se considere la tecnologa, como lo que es, unaasignatura bsica. O sea IMPRESCINDIBLE!

    El conocimiento de las tcnicas propias del vidrio se remonta al albor de la historia, desde su fabrica-cin hasta su manejo, para convertirse primero en concentrador de rayos solares con fines mtico-reli-giosos, y, perdido el misterio, ser empleado como encendedor para, al fin, en el siglo XVIII transfor-marse en ayuda visual, posibilitando la lectura a los ancianos.

    Han de pasar 200 aos ms para que el milagro se complete bajo la geometra de la lente negativa, paraayuda de los miopes... Y por ltimo ya, en una carrera prodigiosa, llega hasta nuestros das lo que naci

    Prlogo

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    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • como arma por su dureza, adorno, esmalte, a conformarse en: lentes tricas, cilndricas, bifocales, tri-focales, prismticas, asfricas, progresivas, y un gran etctera.

    Si a todo este abanico de elementos de coreccin, o como algunos dicen de compensacin, aadi-mos la tecnologa instrumental y pasamos a los problemas propios de la ptica de sistemas, tenemosun mundo apasionante, genial, que nos permite ahondar tanto en el mundo de lo ms pequeo a travsde la microscopa, como poner al alcance de la mano las estrellas, con los telescopios.

    Siempre pens, admito la existencia de distintos criterios, que la profesin de ptico queda cubierta pordos disciplinas que abarcan su totalidad: la ptica fisiolgica y la tecnologa ptica. Cuidado!... Quenadie piense que pretendo marginar al resto de materias. Hay que dejar sentado el imprescindible ele-vado: conocimientos de matemticas, de ptica geomtrica y ptica instrumental.

    Todo lo dems que queramos aadir a su formacin... Magnfico!... Pero, no en vez de, sino ademsde, y teniendo en cuenta (y ahora cambio de terreno de juego) su rentabilidad. Porque tambin la for-macin es un bien costoso y escaso, y por lo tanto ha de ser rentable.

    Espero que este tratado de Tecnologa ptica, obra de Joan Salvad y Marta Fransoy, que viene acubrir un hueco lamentable, ser de gran utilidad no slo para nuestros pticos sino adems, espero queser de gran ayuda para todos los profesionales de Latinoamrica.

    Javier Prez Irisarri(*)

    (*) Fsico por la Facultad de Ciencias de ZaragozaBecario del Instituto de ptica Daza de ValdsIngeniero ptico por el CSICBecario de la Fundacin Juan MarchBecario del Ministerio de Asuntos Econmicos FrancsMster en direccin de empresas por ESADEEx colaborador del Instituto de pticaEx profesor y fundador de la Escuela de ptica de MadridEx profesor de la Escuela de ptica de TerrassaEx director del gabinete cientfico de INDOEx presidente de la Campaa de Proteccin Ocular

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

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    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Los autores de este libro nos sentimos, ante todo, en deuda con su creador, aquel que lo concibi porprimera vez, un gran amigo y compaero, Joan Salvad.

    Su entusiasmo por la idea de recopilar las enseanzas de la tecnologa ptica lo llev a traducir diver-sos artculos de la revista Alemana Der Augenoptiker, que hasta la fecha han sido referencia obligadapara docentes y estudiantes de esta materia, y que se han utilizado como bibliografa en muchos cap-tulos.

    Con su afn de llegar ms lejos, propuso el proyecto de escribir el primer libro de tecnologa ptica atodas las escuelas de ptica de Espaa, en la Reunin Nacional de profesores de tecnologa ptica quese celebr en Terrassa en el ao 1993. El resultado est en vuestras manos.

    Pasar mucho tiempo y muchas revisiones hasta que esta obra alcance la perfeccin a la que l siem-pre aspiraba. Pero estamos aqu, conscientes de que queda mucho por delante, y dispuestos a escucharvuestras sugerencias y comentarios.

    Creemos que este libro, adems de ser una herramienta importante para los estudiantes de la diploma-tura, ser adems bien recibido por los profesionales, por el enfoque global de una disciplina que con-forma una parte tan importante de la labor del ptico-optometrista.

    Queremos agradecer sinceramente a todos aquellos que nos habis ayudado durante este proceso,directa o indirectamente, con vuestros consejos y vuestro soporte moral. Es comprometido hacer unalista con todos vosotros. Por eso, comprenderis que mencionemos slo a tres personas sin cuya con-tribucin este texto no estara hoy aqu. Gracias, Slvia Villanueva, Pau Ferrara y Fuco Martnez.

    A Joan

    Este era su propsito.Sirva esta obra como humilde testimonio de su legado.

    Los autores

    Presentacin

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    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Jess Caum i AregayIngeniero superior especialidad automtica y electrnica industrial. Profesor Titular de EscuelaUniversitaria. Departament dptica i Optometria. Universitat Politcnica de Catalunya.

    Begoa Domnech AmigotDiplomada en ptica y optometra. Profesora Titular de Escuela Universitaria. DepartamentoInteruniversitario. Universidad de Alicante.

    Jos Ramn Flores SeijasDoctor en ciencias fsicas. Profesor Titular de Escuela Universitaria. Departamento de ptica.Universidad de Santiago de Compostela.

    Marta Fransoy i BelDiplomada en ptica y optometra. Profesora Titular de Escuela Universitaria. Departamentdptica i Optometria. Universitat Politcnica de Catalunya.

    Laura Guisasola i ValenciaDiplomada en ptica y optometra. Profesora Titular de Escuela Universitaria. Departamentdptica i Optometria. Universitat Politcnica de Catalunya.

    Consuelo Hernndez PovedaDoctora en Sciences pour lIngnieur. Profesora Titular de Escuela Universitaria. DepartamentoInteruniversitario. Universidad de Alicante.

    Carlos Illueca ContriDoctor en ciencias fsicas. Profesor Titular de Universidad. Departamento Interuniversitario.Universidad de Alicante.

    Marta Lupn i BasDiplomada en ptica y optometra. Profesora Titular de Escuela Universitaria. Departamentdptica i Optometria. Universitat Politcnica de Catalunya.

    ndice de autores

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    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Joan A. Martnez i RodaDiplomado en ptica y optometra. Profesor Asociado de Escuela Universitaria. Departamentdptica i Optometria. Universitat Politcnica de Catalunya.

    Santiago Royo RoyoDoctor en ciencias fsicas. Profesor Asociado de Escuela Universitaria. Departament dpticai Optometria. Universitat Politcnica de Catalunya.

    Francesc Salvad i ArqusArquitecto. Profesor Titular de Escuela Universitaria. Departament dExpressi Grfica alEnginyeria. Universitat Politcnica de Catalunya.

    Joan Salvad i Arqus (1954-1997)Licenciado en ciencias fsicas. Diplomado en ptica. Profesor Titular de Escuela Universitaria.Departament dptica i Optometria. Universitat Politcnica de Catalunya.

    M. Mar Segu CrespoDiplomada en ptica y optometra. Profesora Titular de Escuela Universitaria. DepartamentoInteruniversitario. Universidad de Alicante.

    M. Luisa Vera i TenzaDiplomada en ptica y optometra. Profesora Titular de Escuela Universitaria. Departamentdptica i Optometria. Universitat Politcnica de Catalunya.

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

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  • I INTRODUCCIN

    Evolucin del vidrio y de la ptica oftlmica.............................................................................. 19

    II MATERIALES PARA PTICA OFTLMICA

    1 Fabricacin de lentes oftlmicas

    Vidrio inorgnico1.1 Tipos de vidrio ptico y propiedades .................................................................................... 211.2 Requerimientos del vidrio ideal............................................................................................. 261.3 Presentacin del vidrio ptico ............................................................................................... 261.4 Proceso de fabricacin de lentes minerales ........................................................................... 29

    Materiales orgnicos1.5 Tipos de materiales orgnicos y propiedades........................................................................ 351.6 Proceso de fabricacin de lentes orgnicas ........................................................................... 36

    2 Fabricacin de monturas

    Monturas plsticas2.1 Materiales para monturas plsticas........................................................................................ 392.2 Proceso de fabricacin de monturas plsticas ....................................................................... 44

    Monturas metlicas2.3 Materias primas, metales y aleaciones .................................................................................. 482.4. Proceso de fabricacin de monturas metlicas..................................................................... 492.5. Tipos de soldadura................................................................................................................ 512.6. Tratamientos superficiales .................................................................................................... 52

    ndice temtico

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  • III LENTES OFTLMICAS MONOFOCALES

    3 Lentes esfricas3.1 Superficies pticas esfricas .................................................................................................. 553.2 Curvatura................................................................................................................................ 563.3 Espesor y peso ....................................................................................................................... 573.4 Concepto y tipos de potencia................................................................................................. 593.5 Relacin peso-potencia .......................................................................................................... 71

    4 Lentes asfricas4.1 Superficies pticas asfricas .................................................................................................. 754.2 Parmetros de las lentes oftlmicas asfricas........................................................................ 774.3 Espesor y peso ...................................................................................................................... 784.4 Potencia.................................................................................................................................. 794.5 Comparacin entre lentes esfricas y asfricas ..................................................................... 804.6 Produccin actual de lentes asfricas .................................................................................... 82

    5 Lentes astigmticas 5.1 Superficies pticas astigmticas ............................................................................................ 855.2 El haz astigmtico ................................................................................................................. 865.3 Lentes cilndricas .................................................................................................................. 885.4 Lentes esferocilndricas ......................................................................................................... 905.5 Lentes bicilndricas ............................................................................................................... 915.6 Lentes esferotricas .............................................................................................................. 965.7 Espesores en lentes astigmticas ........................................................................................... 985.8 Reglas de transposicin ........................................................................................................ 1005.9 Clculo exacto de lentes astigmticas ................................................................................... 1055.10 Efecto cilndrico................................................................................................................... 1065.11 Medida de lentes astigmticas ............................................................................................. 1065.12 Orientacin y marcado de lentes astigmticas..................................................................... 108

    6 Lentes para ametropas elevadas 6.1 Tipos de lentes de alta potencia............................................................................................. 1116.2 Lentes con zonas de suavizacin ........................................................................................... 1136.3 Lentes multidrops .................................................................................................................. 115

    7 Diseo de lentes oftlmicas7.1 Lentes oftlmicas como compensadoras de ametropas........................................................ 1177.2 Aberraciones en lentes oftlmicas ......................................................................................... 1197.3 Formulacin clsica de las aberraciones ............................................................................... 1227.4 Grados de libertad en el diseo de lentes oftlmicas ............................................................ 1257.5 Soluciones clsicas para lentes esfricas ............................................................................... 1257.6 Soluciones asfricas ............................................................................................................... 1287.7 Funciones de calidad.............................................................................................................. 130

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

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  • NDICE TEMTICO

    8 Adaptacin de lentes monofocales

    8.1 Variacin del campo visual ................................................................................................... 1358.2 Variacin del tamao de las imgenes .................................................................................. 1378.3 Influencia de la distancia de vrtice. Potencia efectiva......................................................... 1448.4 Centrado ideal de las lentes monofocales.............................................................................. 1458.5 Influencia de la inclinacin de la montura en el centrado..................................................... 1498.6 Adaptacin de elevadas prescripciones ................................................................................. 150

    IV PRISMAS OFTLMICOS Y EFECTOS PRISMTICOS

    9 Prismas oftlmicos

    9.1 Principios pticos de los prismas oftlmicos ........................................................................ 1539.2 Potencia prismtica ................................................................................................................ 1549.3 Espesores de los prismas ...................................................................................................... 1549.4 Orientacin de los prismas oftlmicos .................................................................................. 1559.5 Formacin de imgenes a travs de un prisma...................................................................... 1569.6 Efecto de los prismas oftlmicos en la visin ....................................................................... 1569.7 Potencia efectiva de los prismas............................................................................................ 1579.8 Combinacin de prismas........................................................................................................ 158

    10 Efectos prismticos y descentramientos

    10.1 Lentes descentradas ............................................................................................................. 16110.2 Ley de Prentice .................................................................................................................... 16210.3 Efectos prismticos por descentramiento de lentes esfricas.............................................. 16210.4 Efectos prismticos por descentramiento de lentes astigmticas ........................................ 163

    11 Desequilibrios prismticos

    11.1 Concepto de desequilibrio prismtico ................................................................................. 16911.2 Consecuencias de los errores de centrado ........................................................................... 17011.3 Tolerancia de centrado......................................................................................................... 17211.4 Aplicacin de la tolerancia de centrado ............................................................................. 17211.5 Decisin de centrado segn la prescripcin ........................................................................ 175

    12 Adaptacin de prescripciones prismticas

    12.1 Notacin de las prescripciones y orientacin de las bases.................................................. 17912.2 Propsito de las prescripciones prismticas ........................................................................ 17912.3 Distribucin de prismas entre los dos ojos.......................................................................... 18012.4 Prescripcin por descentramiento........................................................................................ 18012.5 Descentramientos y heteroforia ........................................................................................... 18112.6 Lentes prismticas. Prisma incorporado.............................................................................. 18312.7 Prismas de Fresnel ............................................................................................................... 184

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  • V LENTES OFTLMICAS MULTIFOCALES

    13 Lentes bifocales y trifocales 13.1 Necesidad de una compensacin multifocal........................................................................ 18713.2 Historia y evolucin de los multifocales ............................................................................. 18713.3 Procesos de fabricacin ....................................................................................................... 19013.4 Parmetros de un bifocal .................................................................................................... 19213.5 Efectos prismticos. Salto de imagen.................................................................................. 19613.6 Centro ptico de cerca ......................................................................................................... 19813.7 Tipos de bifocales y trifocales ............................................................................................. 199

    14 Lentes progresivas14.1 Superficies progresivas ........................................................................................................ 20214.2 Elementos de diseo de las lentes progresivas.................................................................... 20814.3 Comportamiento de una lente progresiva............................................................................ 21014.4 Lentes progresivas ocupacionales........................................................................................ 213

    15 Adaptacin de multifocales

    Adaptacin de bifocales15.1 Anlisis de los desequilibrios prismticos........................................................................... 21715.2 Control prismtico en bifocales ........................................................................................... 21915.3 Eleccin del bifocal idneo ................................................................................................. 22115.4 Normas de centrado de bifocales. Eleccin de la montura ................................................. 22315.5 Normas de centrado de trifocales ........................................................................................ 226

    Adaptacin de lentes progresivas15.6 Indicaciones de las lentes progresivas ................................................................................. 22615.7 Criterios de seleccin de las lentes progresivas .................................................................. 22615.8 Normas de centrado. Adecuacin de la montura................................................................. 22715.9 Instruciones al usuario ......................................................................................................... 228

    VI LENTES DE PROTECCIN

    16 Lentes de proteccin a radiaciones16.1 Radiaciones nocivas para el ojo .......................................................................................... 23116.2 Necesidad de proteccin frente a la radiacin..................................................................... 23216.3 Propiedades de los filtros de proteccin solar ..................................................................... 23316.4 Seleccin del filtro adecuado............................................................................................... 23516.5 Tipos de lentes de proteccin solar ..................................................................................... 236

    17 Lentes de proteccin frente a agentes externos

    17.1 Normas de seguridad ........................................................................................................... 24117.2 Endurecido trmico y qumico de lentes minerales............................................................. 24217.3 Tratamientos superficiales en lentes orgnicas .................................................................. 248

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

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  • NDICE TEMTICO

    18 Tratamientos antirreflejantes18.1 Reflejos parsitos en lentes oftlmicas................................................................................ 25318.2 Tratamientos antirreflejantes en lentes minerales ............................................................... 25418.3 Tratamientos antirreflejantes en lentes orgnicas................................................................ 25618.4 Mtodos de produccin de los tratamientos antirreflejantes ............................................... 256

    VII MONTURAS PARA LENTES OFTLMICAS

    19 Diseo de monturas19.1 Proceso de diseo de monturas............................................................................................ 25919.2 Tipologa de las monturas.................................................................................................... 26019.3 Medidas de las monturas ..................................................................................................... 26319.4 Tipologa del rostro.............................................................................................................. 26519.5 Medidas faciales .................................................................................................................. 26619.6 Relacin de tipologas: eleccin de la montura................................................................... 26819.7 Diseo y moda ..................................................................................................................... 268

    20 Alineamiento y ajuste de monturas20.1 Alineamiento de la montura ................................................................................................ 27120.2 Principios de adaptacin de la montura al usuario.............................................................. 27220.3 Ajuste anatmico de las monturas ....................................................................................... 273

    21 Adaptacin de prescripciones21.1 Eleccin de la montura ....................................................................................................... 27721.2 Eleccin de las lentes segn la prescripcin ....................................................................... 27821.3 Toma de medidas de centrado ............................................................................................. 27921.4 Proceso de centrado ............................................................................................................. 27921.5 Problemas de centrado y soluciones.................................................................................... 28121.6 Proceso de montaje .............................................................................................................. 28221.7 Control de calidad del montaje............................................................................................ 28221.8 Causas usuales de inadaptacin a las gafas ......................................................................... 283

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    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • AAberraciones, 14, 20, 26, 69, 80, 81, 82, 111, 112,

    119, 121, 122, 125, 127, 128, 129, 130, 131,132, 133, 134, 149, 151, 156, 170, 172, 188,201, 227, 283, 284astigmatismo oblicuo, 123, 125, 127, 129,

    130, 131, 132, 133, 210coma, 121distorsin, 121, 122, 131, 132error de potencia, 121, 123, 124, 125, 128,

    129, 130, 131, 132, 133, 151, 170, 208, Acetato de celulosa, 41, 42, 45, 46, Afaquia, 83Afinado, 31, 33, 34, 35, 38, 190Alineamiento de la montura, 17, 43, 271Altura de la bifocal, Aniseiconia, 140,

    inducida, 140

    BBifocal, 16, 116, 188, 189, 190, 191, 192, 193,

    194, 195, 196, 197, 217, 218, 219, 220, 221,222, 223, 224, 225, 226, 285fundido, 188, 189, 222

    Boxing, 264, 265

    CCampo visual, 15, 83, 111, 112, 113, 135, 136,

    145, 150, 209, 221, 223, 224, 225, 226, 228,235, 273macular, 135real, 136

    Celuloide, 41, 42Centro datum, 146Cilindro, 29, 31, 45, 58, 79, 82, 85, 88, 89, 90, 91,

    93, 94, 95, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 107,108, 142, 143, 147, 149, 164, 165, 166, 167,191, 192, 198, 282eje, 91, 93, 94, 101, 108, 143, 164, 167, 282

    Coeficiente de asfericidad, 78, 80, 81, 83, 129,130, 133

    Control prismtico, 16, 219Curva de base, 68, 69, 141Curva de transmisin, 232, 234, Curvatura, 14, 20, 29, 30, 31, 33, 37, 55, 56,

    58, 59, 66, 69, 71, 76, 78, 79, 85, 86, 88, 89, 96, 99, 100, 107, 114, 115, 125, 126, 128,129, 130, 131, 177, 187, 188, 189, 190, 191,192, 196, 202, 203, 204, 205, 220, 274, 281,283

    DDensidad, 22, 24, 26, 36, 39, 0, 43, 44, 48, 49, 53,

    58, 59, 72, 79, 82, 125, 212, 248Desequilibrio prismtico, 15, 169, 170, 171, 173,

    174, 176, 177, 180, 217, 219, 281, 282, 283,284

    ndice alfabtico

    287

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • EEfecto prismtico, 150, 158, 161, 162, 163, 164,

    165, 166, 167, 169, 171, 174, 177, 179, 180,181, 182, 183, 184, 188, 196, 197, 198, 199,212, 217, 220, 280, 283por descentramiento, 162, 163

    Elipses de Petzval, 127, 131, Elipses de Tscherning, 128, Errores de centrado, 15, 170, 172, 175Espesor de borde, 57, 58, 59, 80, 82, 99, 100, 147,

    184, 194, 195, 278Espesor de centro, 29, 33, 34, 58, 60, 69, 70, 99,

    105, 111, 125, 129, 148, 161, 194, 195

    FFactor de aumento, 137, 138, 139, 140, 141, 142,

    143, 145, 284Factor de forma, 62, 139, 140, 141, 142Factor de potencia, 139, 140, 142, 208Fibra de carbono, 40, 41, 43, Fidelidad cromtica, 234, 235, 236Fotocromatismo, 237

    GGenerado, 30, 31, 33, 34, 35, 36, 83, 190, 260Gomac, 264, 265

    HHaz astigmtico, 14, 86, 107

    LLente a filo, 147Lente precalibrada, 148Lentes,

    astigmticas, 15, 15, 65, 81, 82, 86, 90, 91, 98,100, 105, 106, 108, 142, 163

    bifocales, 38, 113, 192, 217, 219, 223, 225,228

    coloreadas, 65, 238convergentes, 122, 181descentradas, 15, 161divergentes, 122fotocromticas, 237

    multifocales, 187, 217, 276polarizantes, 238prismticas, 15, 183, 184Lentes, progresivas, 16, 187, 189, 201, 202, 204, 206,

    207, 208, 209, 210, 213, 226, 228, 282trifocales, 187, 217

    Lenticular, 112, 113Ley, de potencia, 204, 205, 209, 210, 213, 214, de Prentice, 15, 162, 163, 166, 171, 173

    MMapas de vidrios, Materiales orgnicos, 13, 35, 59, 82, 150Medidas de las monturas, 17, 263, 264, 265Meniscado, 271, 279, 281, 283, 284Meridiano principal, 90, 92, 96, 106, 107, 202,

    203, 204, 205, 206, 207, 210Minkwitz, 207, 208, 215Molde, 32, 33, 37, 38, 44, 45, 114, 192Monofocal, 34, 145, 184, 198, 208, 214, 217, 220,

    226, 228, 280, 282, 284Monturas plsticas, 13, 39, 40, 43, 44, 45, 49, 50,

    54, 260, 261, 273, 275,

    NNmero de Abbe, 120

    OOptyl, 39, 42, 269Ostwald, 20, 126

    PPasillo progresivo, 201Petzval, 20, 127, 128, 131, 132Poliamida, 42, Polimetilmetacrilato, 35, 39, 41, 43, Potencia, 14, 15, 19, 34, 38, 55, 56, 58, 59, 60-72,

    77, 79, 80, 82, 83, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92,93, 94, 95, 96, 97, 98, 100, 101, 103, 104, 105,106, 107, 108, 111, 112, 113, 114, 115, 116,117, 118, 119, 120, 121, 123-133, 136, 137,

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

    288

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • NDICE ALFABTICO

    138, 139, 140, 141, 142, 144, 145, 147, 149,150, 151, 154, 155, 156, 157, 162, 164, 165,166, 170 172, 173, 177, 183, 184, 187, 189,190, 191, 192, 193, 195, 196, 197, 198, 199,201, 202, 204, 205, 206, 207, 208, 209, 210,212, 213, 214, 217, 218, 219, 220, 221, 222,223, 227, 228, 235, 245, 254, 260, 278, 279,282, 284

    Precalibrado, 147, 148, 278Prentice, 15, 154, 162, 163, 166, 171, 173, 280Prescripciones prismticas, 15, 145, 179, 180,

    184, 273, 278Prisma,

    incorporado, 15, 183plano, 153de Fresnel, 15, 185

    Prismas oftlmicos, 15, 153, 154, 155, 156, 179espesores de los prismas, 15, 154

    Procesos de fabricacin, 16, 24, 44, 190, 192,196, 259,

    Propionato de celulosa, 41, 42, 45, Pulido, 33, 34, 35, 37, 38, 44, 45, 47, 49, 50, 53,

    190Punto remoto, 59, 66, 87, 117, 118, 124, 144

    RRadio, del alojamiento, 194, 195, 196obsculatriz, 78, 79, 83, Reflejo corneal, 227, 279Reflejos parsitos, 17, 253Resistencia al impacto, 40, 243, 246

    SSagita, 29, 34, 35, 36, 56, 57, 58, 59, 67, 70, 71,

    79, 88, 99Salto de imagen, 16, 196, 197, 219, 220, 221,

    223, 225Segmento, 24, 61, 116, 187, 188, 190, 191, 192,

    193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, 200, 218,220, 221, 222, 224, 225, 226

    Slab-off, 177, 219, 220Sturm, 20, 86, 87, 107Superficies, conicoides, 75progresivas, 202, 205, 206, 207, 210

    TTABO (sistema), 65, 90, 94, 95, 155, 163, 179Templado trmico, 24, 27, 243, 279Tolerancia de centrado, 15, 172, 224Tratamientos, antirreflejantes, 17, 254, 256superficiales, 13, 16, 33, 50, 52, 279Tscherning, 20, 126, 128, 131, 132

    WWollaston, 20, 126, 131

    ZZona, de distancia, 201, 204, 205, 207, 213, de lectura, 192, 201, 207, 209, 213marginal, 113, 114

    289

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Evolucin del vidrio y de la ptica oftlmica

    La existencia del vidrio se remonta a las antiguas civilizaciones. Ya los egipcios, 1.500 aos antes deCristo lo utilizaban como esmalte, y en el Antiguo Testamento aparecen referencias sobre la utiliza-cin del vidrio en utensilios domsticos. Durante el imperio romano, adems de surgir las teoras emi-sionistas e inmisionistas de la visin por parte de filsofos y eruditos como Pitgoras, Scrates, Platny Aristteles, se descubre la propiedad del vidrio de variar el tamao de las imgenes.

    Hacia el siglo X, en el imperio rabe, Alhazen, despus de estudiar a griegos y romanos, en su OpticeThesaurus, explica las leyes de la refraccin de medios gruesos a delgados, y estudia la visin bino-cular.

    Ya en Europa, el monje franciscano Roger Bacon, en su Opus Major (1267), reconoce la utilidad delos segmentos de esfera de vidrio como til instrumento para las personas ancianas y aquellas que tie-nen los ojos dbiles, pues ellas pueden ver as letras pequeas con grandor suficiente. Cuando seinventan las gafas, a finales del siglo XIII, slo son utilizadas por los monjes en visin prxima. Son,pues, gafas de prsbita y generalmente con lentes de geometra biconvexa, sin un diseo determinado.

    Las gafas ms antiguas que se conservan, halladas en 1953 en el monasterio de Wienhausen, son demadera de tilo, una de las lentes es biconvexa de +3,75 D y color amarillo, y la otra verde y de poten-cia +3,00 D. La diferencia de tonos del vidrio y de simetra en las potencias demuestra la dificultad enla fabricacin de vidrio transparente, y que las lentes se aparejaban por aumentos parecidos una vezpulidas.

    A mediados del siglo XV, con la invencin de la imprenta, los libros salen del mbito monacal, alpopularizarse la lectura, y empiezan a pintarse retratos de civiles con gafas, pero siempre para visinprxima. Slo a finales de este siglo empiezan a utilizarse las lentes cncavas para visin lejana.

    Durante el siglo XVI, se inician los estudios sobre la visin (Maurolico, Della Porta, Platter), pero noes hasta el siglo XVII, con Kepler, Snell, Descartes, y Scheider entre otros, cuando se estudia el siste-ma diptrico del ojo.

    Introduccin

    19

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Daza de Valds, en 1623, escribe el libro Uso de los antoios para todo gnero de vistas, donde se dife-rencia la miopa de la presbicia, y se describen distintos grados de ametropa. De esta misma poca esel retrato, pintado por Velzquez, de Quevedo con gafas de muelle y lentes negativas, a partir del quetodava hoy se conoce este tipo de gafas como quevedos.

    A principios del siglo XIX, Young describe el astigmatismo a partir del estudio de su propio ojo; serresuelto matemticamente por Sturm, y corregido con lentes planocilndricas por Airy. Tambin enesta poca, Wollaston plantea la correccin de las aberraciones oblicuas en las lentes oftlmicas, perolas soluciones que obtiene no son fabricables, por no disponer de la tecnologa necesaria.

    A mediados del siglo XIX, Petzval (1840) disea para el ptico viens Vigtlander, el primer objetivodoble, y establece la condicin de anastigmatismo y aplanatismo de campo, que an son vigentes. Poreste motivo, las lentes exentas de curvatura de campo, tambin llamadas aplanticas, se conocen comolentes de Petzval.

    A finales del siglo XIX se establecen las bases de lo que es la ptica fisiolgica moderna (Purkinje,Listing, Von Helmholtz, Javal y Donders). Ostwald replantea los estudios de Wollaston y halla solu-cin al astigmastismo marginal.

    Ya entrado el siglo XX, Von Rohr, a partir de los estudios de Tscherning, fabrica las primeras lentesmenisco, conocidas como lentes puntuales, que son comercializadas por Zeiss. Durante todo este siglose han estado utilizando variaciones sobre estos primeros diseos, hasta que la aparicin de generado-res de superficies pticas por control numrico permite, desde hace 15 aos, la utilizacin de superfi-cies asfricas en lentes oftlmicas.

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

    20

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • En este captulo se presentan los materiales utilizados para la fabricacin de lentes y prismas (vidrio yplsticos), y se analizan sus propiedades no de forma exhaustiva, puesto que existe una extensa biblio-grafa que se ocupa de ello, sino exclusivamente haciendo referencia a aquellas caractersticas de apli-cacin directa en la ptica oftlmica.

    Vidrio inorgnico

    El vidrio utilizado en ptica oftlmica es un material formado por la fusin de xidos inorgnicos, delos cuales la slice normalmente es una parte sustancial. Debe ser incoloro, con un valor definido dendice de refraccin, libre de burbujas, ndulos, estras y tensiones, y altamente transparente y homo-gneo. La facilidad con que se pueden trabajar sus superficies y el hecho de que sea transparente a laradiacin visible lo hacen especialmente adecuado para su utilizacin en la compensacin.

    1.1 Tipos de vidrio ptico y propiedades

    Propiedades pticas

    ndice de refraccin

    El ndice de refraccin caracteriza el medio por el que se propaga la luz y se define como

    donde c es la velocidad de la luz en el vaco (aprox. 300.000 km/s), y v la velocidad de la luz en elmedio de propagacin, siempre inferior a c, con lo que n siempre es un nmero superior a 1.

    Para cuantificarlo debemos referirlo a una longitud de onda determinada (), y para ello se asig-na un subndice que la indica (n). Los ms comnmente utilizados en ptica oftlmica son nd y ne, quecorresponden respectivamente a la lnea amarilla del helio y a la lnea verde del mercurio.

    Captulo 1Fabricacin de lentes oftlmicas

    J. Caum, M. Lupn

    21

    n = cv

    (1.1)

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • La exactitud en el valor del ndice de refraccin en medidas estndar es de 3 10 -5, en medidasde precisin de 10 -5, y en medidas de alta precisin de 5 10 -6. Para conocer el ndice de refraccinpara una longitud de onda determinada, con una precisin de 3 10 -6 en el visible, podemos utilizar lafrmula expresada en la ecuacin (1.2) donde Ai son constantes estipuladas en funcin del tipo devidrio.

    En la tabla 1.1 se indican las longitudes de onda con las que se opera ms frecuentemente, consu notacin.

    El vidrio oftlmico toma valores de nd que oscilan entre 1.52300 y 1.88500. Como veremos msadelante esta propiedad est fuertemente relacionada con la densidad del material y ser uno de los fac-tores determinantes a la hora de escoger un material. Los ndices elevados implican dioptrios de cur-vas planas, por lo tanto las lentes de alto ndice son ms delgadas que las de bajo ndice.

    Dispersin relativa. Nmero de Abbe

    La dispersin es un fenmeno que pone de manifiesto que el ndice de refraccin depende de lalongitud de onda (1.3).

    En ptica oftlmica, sin embargo, se utiliza habitualmente su valor inverso, que se denominanmero de Abbe y se simboliza por una , porque es mucho ms fcil de manejar (1.4). Tanto la dis-persin relativa como el nmero de Abbe, son adimensionales. Valores elevados de indican menordispersin que los valores menores, y son los ms deseables en lentes oftlmicas.

    Tradicionalmente se ha establecido una clasificacin en dos grandes grupos de vidrio segn elvalor del nmero de Abbe: crown cuando 50, y flint cuando 50.

    La exactitud requerida para la dispersin en medidas estndares, de precisin y de alta preci-sin, es de 2 10-5, 3 10-6, 2 10-6 respectivamente.

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    22

    n2 = A0 + A1 2 + A2 -2 + A3 -4 + A4 -6 + A5 -8 (1.2)

    Tabla 1.1

    Lnea espectral (nm) Color ElementoF 479,9914 azul CdF 486,1327 azul He 546,0740 verde Hgd 587,5618 amarillo HeC 643,8469 rojo CdC 656,2725 rojo H

    D = dnd

    = nF nC

    nd - 1(1.3)

    vd = 1D

    = nd - 1

    nF - nC(1.4)

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • FABRICACIN DE LENTES OFTLMICAS

    Transmisin. Reflexin. Absorcin

    Cuando un haz de luz incide sobre una superficie transparente y lisa como lo es la de un dioptrio, unaparte se transmite o refracta, otra parte es reflejada y otra parte la absorbe el material (tambin puedenocurrir otros fenmenos como la difusin, la polarizacin o las interferencias a los que no haremosreferencia). En funcin de lo expuesto, el flujo incidente () puede expresarse como sigue:

    donde T, R y A son los flujos transmitido, reflejado y absorbido respectivamente. A partir de larelacin entre cada uno de estos flujos y el flujo total, se definen los coeficientes de transmisin o trans-mitancia (T), de reflexin o reflectancia (R) y de absorcin o absortancia (A):

    de manera que T + R + A = 1.Cuando la luz incidente es monocromtica, existe otra expresin para el coeficiente de reflexin

    R, calculado a partir de la frmula de Fresnel:

    donde n es el ndice de refraccin del vidrio, y n el ndice de refraccin del medio incidente. Para unvidrio de ndice n, sumergido en aire:

    Cuando queremos saber la reflectancia total en un sistema de m superficies, si consideramosnula la absorcin, la expresin que se utiliza es:

    En ptica oftlmica cuando nos movemos en el rango del visible son importantes sobretodo Ty R, y se puede despreciar A. Al tratar las lentes de proteccin frente a la radiacin veremos que elrango de espectro que nos ocupa es ms amplio (incluye el ultravioleta y el infrarrojo) y la absortan-cia tomar mayor relevancia. De la expresin (1.7) se desprende que cuanto ms elevado es el ndicede refraccin, mayores son las prdidas por reflexin. Para un vidrio de ndice 1.500, R = 0,04. Estoquiere decir que las prdidas de luz por reflexin en cada superficie de una lente fabricada con dichovidrio son del 4%. En la tabla 1.2 se indica el porcentaje de prdidas por reflexin en una lente, en fun-cin del ndice del material y, en consecuencia, el porcentaje de transmisin.

    23

    = T + R + A (1.5)

    T = T ; R = R ; A =

    A (1.6)

    R = n - n'n + n'

    2 (1.7)

    R = n - 1n + 1

    2 (1.8)

    R = 1 - 1 - n - n'n + n'

    2 m (1.9)

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Propiedades fsicas

    Densidad

    Es la relacin entre la masa y el volumen que ocupa. Se expresa generalmente en g/cm3 y a una tem-peratura de 25C. Este parmetro est directamente relacionado con el peso y, por lo tanto, es impor-tante tenerlo en cuenta. En general se asocia densidad elevada a alto ndice de refraccin y elevada dis-persin (bajo nmero de Abbe) pero, como veremos ms adelante, actualmente se consiguenmateriales densos con un valor de nmero de Abbe medio y materiales muy ligeros con ndice derefraccin medio.

    Coeficiente de dilatacin lineal. Conductividad trmica

    La conductividad trmica es la cantidad de calor transmitido durante un tiempo y para un intervalo detemperaturas determinados, en la direccin perpendicular a la superficie. El vidrio es muy mal con-ductor a bajas temperaturas (vidrio en estado slido) y por lo tanto se comporta como aislante trmicomientras que a temperaturas elevadas (hornos de fusin) tiene una conductividad trmica similar a ladel hierro.

    El coeficiente de dilatacin trmica es la expresin del alargamiento del vidrio por unidad delongitud (l) con la variacin de temperatura. Se expresa en 1/C en un intervalo de temperaturas queen vidrio ptico va de 25C a 300C.

    Se trata de una caracterstica importante en ptica oftlmica, puesto que influye en procesoscomo el templado trmico, la fusin, la fusin del segmento en bifocales, el recocido durante la fabri-cacin del vidrio y el depsito de multicapas.

    Viscosidad

    La podemos definir como el rozamiento interno de los fluidos. Un slido se supone que tiene viscosi-dad infinita mientras que a un fluido perfecto se le supone una viscosidad nula. Hablar de viscosidaddel vidrio slo tiene sentido durante su proceso de fabricacin, a temperaturas que superan los 500C,donde realmente ser un parmetro que se debe controlar perfectamente. En la tabla 1.3 se muestra losvalores de viscosidad de algunos materiales en comparacin con la del vidrio a distintas temperaturas.

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

    24

    Tabla 1.2 Porcentajes de reflexin en funcin del material

    n % R % T1.523 8.41% 91.59%1.600 10.37% 89.63%1.700 13.00% 87.00%

    = 1l

    dldT

    (1.10)

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • FABRICACIN DE LENTES OFTLMICAS

    El comportamiento del vidrio al aumentar la temperatura, y por tanto su proceso de fusin (figu-ra 1.1), se ilustra mediante una curva caracterstica de temperatura frente a una escala logartmica dela viscosidad (en la tabla 1.3 se puede comprobar la necesidad de utilizar log, debido al orden de mag-nitud de variacin de la viscosidad en un intervalo de temperatura de 20C a 1.500C). En esta curvase ponen de manifiesto las temperaturas que corresponden a las viscosidades que debe tomar el vidrioen las distintas etapas de su fabricacin: punto de transformacin, punto de ablandamiento y punto dehundimiento, entre otros.

    Elasticidad. Resistencia mecnica

    El vidrio es un material elstico casiideal pues cuando se aplica una fuerzaexterna y se deforma, una vez se deja deaplicar, recupera su forma inicial, aunquesi la fuerza que se le aplica supera unlmite determinado, se rompe. El valor dela fuerza aplicada que produce la fractu-ra del vidrio se denomina resistenciamecnica, y su valor terico es muy ele-vado; sin embargo su valor en los ensa-yos de laboratorio siempre es dos o tresrdenes de magnitud inferior, con lo queresulta un material frgil sobretodo fren-te a los golpes. Para conocer la resisten-cia mecnica de un vidrio, se somete aensayos de compresin, traccin, fle-xin, impacto y de resistencia al choquetrmico.

    Dureza

    En general al hablar de vidrio nos referimos a la dureza al rayado, que es la resistencia que opone elmaterial a ser rayado, y a la dureza a la abrasin, que est relacionada con la facilidad con que puedetallarse. En la escala de dureza de Mohs, el vidrio se sita entre los valores 5 y 6.

    25

    Tabla 1.3 Valores de viscosidad (en poisses) para distintos materiales

    Material Viscosidad (P)agua (a 20C) 0,01

    aceite oliva (a 20C) 0,98glicerina (a 20C) 2,34

    vidrio (a 20C) 1018vidrio (a 1500C) 100

    }

    20

    18

    16

    14

    12

    10

    8

    6

    4

    2

    Intervalo de transformacin1014.5 Punto inferior de recocido

    1013.0 Punto superior de recocido

    Ablandamiento 107.6

    Punto de ablandamiento

    Tg

    104Punto de hundimiento

    T107.6 Temperatura

    Visc

    osid

    ad lo

    g n

    Fig. 1.1 Curva de viscosidad del vidrio en funcin de la temperatura

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Propiedades qumicas

    Resistencia al ataque qumico y a los agentes atmosfricos

    En general el vidrio es resistente a los productos qumicos pero lo atacan el cido fluorhdrico, el cidofosfrico y los lcalis concentrados a elevada temperatura, y pierde transparencia. Asimismo, es resis-tente a los agentes atmosfricos y solamente es vulnerable si se somete a condiciones muy extremasde humedad y temperatura.

    1.2 Requerimientos del vidrio ideal

    El requisito ms importante para el vidrio ptico es la homogeneidad en la composicin qumica y enel estado fsico. Adems debe tener unos valores de ndice y nmero de Abbe adecuados para su utili-zacin y ser transparente e incoloro, libre de burbujas, estras y cuerdas. Tambin debe tener un ele-vado grado de estabilidad fsica y qumica (dureza, resistencia mecnica, poca dependencia de la tem-peratura).

    Cuando se trata de condiciones ideales para lentes oftlmicas, bsicamente nos referimos a losconceptos de esttica, comodidad de uso y comodidad visual. Para ello es lgico pensar en superficieslo ms planas posible, materiales ligeros (baja densidad), espesores delgados y calidad ptica (ausen-cia de aberraciones). Todo ello es difcil de reunir en un solo material y por eso es necesario encontraruna solucin de compromiso que suponga el mayor nmero de ventajas con el menor nmero de incon-venientes.

    1.3 Presentacin del vidrio ptico: nomenclatura, catlogos y mapas

    Para la clasificacin del vidrio, los fabricantes se refieren preferentemente al ndice de refraccin y alnmero de Abbe. En las figuras 1.2a y 1.2b se muestra la informacin que proporcionan dos fabrican-tes de vidrio en el caso de un material crown.

    Como se puede observar, los fabricantes aportan datos referentes a las propiedades tratadasanteriormente: ndice de refraccin para diferentes longitudes de onda, nmero de Abbe, densidad,coeficiente de dilatacin lineal, conductividad trmica, viscosidad, dureza transmitancia, resistenciamecnica y qumica.

    El fabricante Corning clasifica sus vidrios en crown, ndices medios y elevados, crown de bario,y fotocromticos. Utiliza un cdigo identificador y especifica si el material es blanco o de color. Ade-ms de indicaciones sobre su utilizacin y tratamientos para la ptica oftlmica (bloques, segmentos,templado). Tambin proporciona las curvas de transmitancia espectral para las longitudes de ondadesde 250 nm hasta 1800 nm.

    La firma Schott en su cdigo utiliza unas letras que indican si el material es crown (K) o flint(F) y adems caracteriza su composicin (por ejemplo BAK = crown de bario). A continuacin indi-ca un nmero que especifica su posicin en un mapa nd = f(d) del que posteriormente hablaremos. Porltimo incorpora seis dgitos, los tres primeros son los tres primeros decimales ajustados del nd y lostres ltimos indican el nmero de Abbe (nmero entero de dos cifras ms el primer decimal ajustado).En la figura 1.3 se presenta un diagrama donde se agrupan los vidrios por familias, en funcin de lacomposicin.

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

    26

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • FABRICACIN DE LENTES OFTLMICAS

    27

    CORNING FRANCE N de Cdigo: 800.01COLOR: BLANCO

    FORMAS USUALES: BLANKS-SEGMENTOS-GOBSAPLICACIN: Visin simple-Bifocal fundido

    BLANCO BL

    TIPO DE VIDRIO

    DENSIDAD A 25 C NDICES DE REFRACCIN

    COEFICIENTE DE EXPANSIN LINEAL

    VISCOSIDAD

    2.54

    94

    en g/cm3

    T

    T

    T

    10

    10

    10

    10

    10

    10

    14.5

    13

    7.85

    5

    4

    3

    C

    R

    L

    Temperatura en C500

    540

    710

    885

    995

    1160

    Temperatura

    detrabajo

    DURABILIDAD QUIMICA

    USO PARA MULTIFOCALES FUNDIDOS:S conBa 653 Ba 858Ba 683 Ba 750A

    31

  • TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

    28

    Transmitancia interna Ti(nm) Ti (5mm) Ti (25mm)2325.41970.11529.61060.0700660620580

    546.1500460

    435.8420

    404.7400390380370

    365.0350

    334.1320310300290280

    0.910.9680.9990.9990.9990.9990.9990.9990.9990.9990.9990.9990.9990.9980.9970.9960.9960.9960.9950.9860.940.780.500.15

    0.620.850.9880.998

    0.9980.9980.9980.9980.9980.998

    0.9960.9950.9950.9900.9840.9800.9800.9790.9740.930.740.29

    Dispersin Parcial Relativa0.28460.54010.30430.23840.54380.7715

    0.28220.58400.25370.23640.48250.7651

    Ps,tPC.sPd.CPe.dPf.FPi.h

    P's.tP'C'.sP'd.C'P'e.dP'f.F'P'i.h

    Otras propiedades

    0.7830.950

    0.227

    720543

    450

    8.29.6

    1.0101

    0-1

    2.5971

    -30/+70C[10-6/K]20/300C[10-6/K]

    Tg (C)T107.6 (C)

    [W/m.K

    [g/cm3]E[103N/mm2]

    HK

    BCRFRSRAR

    cp(J/g.K)

    ndices de refraccin(nm)

    n2325.4

    n1970.1

    n1529.6

    n1060.0

    nl

    ns

    nr

    nC

    nC'

    n632.8

    nD

    nd

    ne

    nF

    nF'

    ng

    nh

    ni

    2325.41970.11529.61060.01011.0852.1706.5656.3643.8632.8589.3587.6546.1486.1480.0435.8404.7365.0

    1.496531.501431.506631.511971.512571-515071.518291.519821.520241.520641.522411.522491.524581.528601.529101.533381.537351.54412

    A0A1A2A3A4A5

    2.2850299-8.6010725.10-3 1.1806783.10-2 2-0765657.10-4-2.1314913.10-6 3.2131234.10-7

    Desviacin de la Dispersin ParcialRelativa DP de la "Lnea Normal"

    PC.t -0.0022PC.s -0.0011PF.e 0.0001Pg.F 0.0001Pi.g -0.0021

    n/Trelativa[10-6/K] n/Tabsoluta[10-6/K][C] 1060.0 s C' e g 1060.0 s C' e g

    1.21.21.21.2

    1.11.11.11.1

    1.41.41.41.4

    1.71.71.71.7

    2.42.42.42.4 -0.4

    -0.2-0.10.1 0.2

    0.0-0.1-0.3 -0.1

    0.10.20.4

    0.20.40.50.7

    0.81.01.21.3

    -40/-20-20/00/+20

    +20/+40+40/+60+60/+80

    nd = 1.52249

    ne = 1.52458

    vd = 59.48

    ve = 59.22

    nF - nC = 0.008784

    nF'- nC' = 0.008858K 5 - 522595

    Constantes de dispersin

    Coeficientes de Temperatura de ndices de Refraccin

    Fig. 1.2b Informacin suministrada por Schott (Alemania)

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • FABRICACIN DE LENTES OFTLMICAS

    Se puede obser-var que, en general, unaumento de ndice derefraccin supone unadisminucin del nmerode Abbe (SF57-847238)pero existe una franjadonde podemos encon-trar vidrios con altondice de refraccin ybaja dispersin (LaF3-717480).

    1.4. Proceso de fabricacin de lentes minerales

    Obtencin de una superficie. Generalidades

    Las superficies que delimitan las lentes oftlmicas se caracterizan por su geometra (radio de curvatu-ra, dimetro) y por su rugosidad.

    El fabricante, a partir de un bloque de vidrio, deber obtener en cada una de sus caras una deter-minada superficie para conseguir la lente terminada. En este apartado se analizan los distintos pasos aseguir para la obtencin de una de estas superficies.

    En un estudio previo se definen los parmetros propios de la superficie, y a partir de aqu seconocer: el radio de curvatura (sagita) y el dimetro de la lente. Simultneamente se impone que larugosidad superficial media sea menor que 0.1 m.

    Se parte del bloque de vidrio del que se desea obtener la lente. La geometra de este bloque esla de un cilindro macizo, en el que la superficie que consideraremos superior es convexa y la superfi-cie inferior es cncava; el dimetro de este cilindro debe de ser mayor o igual al de la lente que pre-tendemos obtener. Las rugosidades de las superficies superior e inferior antes de ser trabajadas puedenser de algunas dcimas de milmetro.

    Bloqueado

    El objetivo de este proceso es adaptar al bloque de vidrio un suplemento que permita su sujecin enlas mquinas de cada una de las etapas a seguir para la obtencin de una superficie ptica.

    Para proceder al bloqueado se recubre la superficie opuesta a la que se va a trabajar con unalaca o una lmina plstica autoadhesiva, con lo que se mejora su adherencia a la vez que se protege deposibles agresiones que la podran deteriorar. Con una aleacin, cuyos componentes principales son:Bi, Pb, Sn y Cd; y cuya temperatura de fusin oscila entre 45 y 80C; el fabricante obtiene un cilindroque queda perfectamente adherido sobre la lmina plstica. En la parte central, este cilindro posee unagujero pasante a travs del cual se podr efectuar la medida del espesor de centro de la lente. En laparte superior del suplemento existen los anclajes necesarios para la adaptacin del conjunto a las dis-tintas mquinas. El desbloqueo del vidrio y el consiguiente reciclado de la aleacin se consiguensumergiendo todo el conjunto en un recipiente termostatado, con agua a una temperatura mayor de 80C,

    29

    95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25

    1.50

    1.55

    1.60

    1.65

    1.70

    1.75

    PSK

    PK

    FK

    SK

    BKTiK

    BaKK KF

    BaLF

    SSK

    TiF

    LLRF

    FBaF

    BaSF

    Crown de Zinc................ZKCrown ligero de Bario....BaLKFlint ligero......................KFFlints especiales..............KFSCrowns especiales..........SK

    de Vidrios pticosDiagrama

    de Vidrios pticos

    d

    nd

    Crown de Zinc................ZKCrown ligero de Bario....BaLKFlint ligero......................KFFlints especiales..............KFSCrowns especiales..........SK

    Fig. 1.3 Diagrama de vidrios pticos segn Schott

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • el suplemento se separa del vidrio y se deposita en elfondo del recipiente, lo que permite una fcil separa-cin y posible reutilizacin de la aleacin.

    Generado

    El objetivo de este proceso es conseguir que la super-ficie posea un radio de curvatura igual o muy pareci-do al deseado, as como uniformizar la superficiehasta obtener una rugosidad media inferior a 10 m.

    El procedimiento es el arranque de materialpor medios mecnicos, y se lleva a cabo en mqui-nas diseadas especialmente denominadas genera-dores. El tiempo de proceso depende de la diferen-cia de curvas entre la superficie del bloque de vidrioy la superficie deseada, as como de la dureza delmaterial a trabajar y de la efectividad de la herra-mienta de corte incorporada en el generador.

    La figura 1.4 es una descripcin grfica delgenerador, y en ella se indican los principales com-ponentes del mismo. Se ha escogido la configura-

    cin ms sencilla, que corresponde a un generador de superficies esfricas. A partir de la figura 1.4, se pueden distinguir las siguientes partes de un generador.La funcin de la muela diamantada (1) es la de arranque de material, y se explicar en profun-

    didad ms adelante.La superficie del bloque de vidrio (2) que se va a trabajar estar en contacto con la muela.El suplemento de aleacin (3) est perfectamente adherido al bloque de vidrio y permite su suje-

    cin al generador.La funcin del soporte de sujecin (4) es la sujecin del suplemento de aleacin, de tal manera

    que el bloque de vidrio no pueda girar respecto a este soporte y se mantenga perfectamente apoyado enl. Los sistemas de sujecin que incorporan los distintos generadores existentes en el mercado son de muydiversa ndole, el representado es el de aspiracin producido por una bomba de vaco.

    La cuba (5) forma parte del cuerpo principal del generador. Su funcin es la de recoger el refri-gerante, as como las partculas de vidrio que se van arrancando.

    El depsito del refrigerante (6) almacena el refrigerante que constantemente es bombeado yevacuado por el centro de la muela. Este depsito debe incluir un decantador para evitar que las part-culas de vidrio sean bombeadas de nuevo con el refrigerante.

    El movimiento de rotacin de la muela (7) presenta una velocidad de rotacin de la muela res-pecto al eje indicado que oscila entre 5.000 y 25.000 rpm.

    El movimiento de rotacin del bloque (8) se realiza en sentido de giro contrario al de la muela.La velocidad de rotacin oscilar entre 5 y 25 rpm.

    El desplazamiento vertical del bloque (9) permite regular el espesor de la capa de vidrio arranca-do en todo el proceso. Consecuentemente, con este desplazamiento se podr ajustar el espesor de la lente.

    El ajuste del desplazamiento horizontal de la muela (10) posibilita la generacin de superficiescncavas o convexas.

    Muela diamantada: (1) en la figura 1.4. Mediante una descripcin muy genrica se puede decir

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

    30

    12

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    Aspiracin Refrigerante

    Refrigerante10

    Fig. 1.4 Esquema de un generador de superficies

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • FABRICACIN DE LENTES OFTLMICAS

    que una muela es un cilindro de bronce hueco cuyo dimetro exte-rior oscila entre 50 y 120 mm y el ancho de pared puede ser de 3a 6 mm. En la figura 1.5 se representa una seccin. El sistema desujecin, que corresponde a la parte ms estrecha, normalmenteposee una rosca interior y el agujero es pasante, pues debe permi-tir la evacuacin del refrigerante. La zona diamantada, que corres-ponde a la parte inferior de la muela, es la que est en contacto conla superficie de vidrio y est recubierta de partculas de diamantesinttico, adheridas al bronce con un aglutinante; su tamao mediooscila entre 50 y 100 m; de l depender el grado de rugosidad de la superficie una vez generada. Laterminacin de esta zona es circular, con radio r.

    El radio de curvatura (R), generado en la superficie, depende del dimetro efectivo de la muela(D), del radio (r) de la zona diamantada y del ngulo que forman los dos ejes de rotacin. Las rela-ciones entre estos tres parmetros en el caso de generar una superficie convexa es:

    Y en el caso de generar una superficie cncava es:

    La justificacin de estas expresiones se encuentra en varias de las referencias bibliogrficas deeste captulo.

    El refrigerante, compuesto por una mezcla de agua con taladrina, permite que la temperaturaen la zona del vidrio donde se produce el arranque de material, y la temperatura en la zona diamanta-da de la muela no sea excesiva para estos componentes. Tambin produce un arrastre del polvo devidrio que se deposita entre las partculas de diamante de la muela.

    Tipos de generadores: en el mercado actual, los generadores ms modernos son mquinas equi-padas con control numrico (CNC), que permiten generar todo tipo de superficies de revolucin (esfri-cas, asfricas y tricas) y de no revolucin (progresivas), con lo que puede obtenerse as cualquier tipode superficie de las empleadas en las lentes oftlmicas. Antes de la aparicin de los generadores equipa-dos con CNC, la generacin de superficies tricas se resolva motorizando el desplazamiento horizontalde la muela, (10) en la figura 1.4, que debe describir una trayectoria curvilnea, cuyo radio de curvaturaes el de la base del toro que se pretende generar. En este caso el radio del cilindro se obtiene ajustando elvalor del ngulo (los conceptos de radio de base y cilindro de una superficie trica se desarrollarn enel captulo 5). En la actualidad se han desarrollado generadores equipados con CNC que generan la super-ficie punto a punto; principalmente se emplean en la talla de lentes de policarbonato.

    Afinado

    El objetivo del proceso es conseguir que el radio de curvatura de la superficie sea exactamente el deseado,adems de reducir la rugosidad superficial hasta obtener un valor medio de 1m. El proceso del afinadoconsiste en el arranque de material por medios mecnicos, y se consigue por friccin entre la superficie aafinar y un molde. El tiempo de proceso oscila entre 10 y 30 segundos, en funcin de varios factores, tales

    31

    r

    Cilindrometlico

    D/2Diamantesinttico

    Fig. 1.5 Seccin de una muela

    sen = DR + r

    (1.11)

    sen = DR - r

    (1.12)

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • como la diferencia entre el radio de la superficie de vidrio y el del molde, la rugosidad media de la super-ficie antes del afino, la presin de trabajo y el tipo de abrasivo como factores ms significativos.

    Descripcin del molde: los moldes se construyen a partir de cilindros metlicos, en los que unade las superficies se mecaniza de tal manera que permite su anclado en la mquina de afino, y la opues-ta, que denominaremos superficie activa del molde, se mecaniza de manera que sea un negativo de lasuperficie que pretendemos afinar.

    Hablaremos de molde diamantado cuando en la superficie activa del mismo se adhieren part-culas de diamante sinttico para producir la abrasin sobre el vidrio. Este tipo de moldes deben de serrefrigerados correctamente para evitar el desprendimiento del diamante y la acumulacin de partculasde vidrio entre las de diamante pues si esto sucede se reduce mucho la efectividad del molde. Comorefrigerante se emplear una mezcla de agua y taladrina.

    Existe otro tipo de molde, en el que la superficie activa se recubre con una chapa (pad) cuyoespesor es de 0.5 mm y de un material ms blando que el propio molde, por ejemplo de latn, alumi-nio o zinc, con el objetivo de que el desgaste que se produce durante el proceso de afino slo afecte ala chapa y no a su superficie activa. Peridicamente esta chapa debe de sustituirse, consiguindose asuna mayor duracin del molde. Si se emplean este tipo de moldes, el abrasivo, compuesto de xidosmetlicos, se aade al agua que acta como refrigerante.

    En la figura 1.6 se representa una vista superior de un molde con chapa pegada, donde se pue-den observar los canales de evacuacin del refrigerante y abrasivo. Tambin se indica una seccin

    transversal donde se aprecia la loca-lizacin de la chapa protectora (1),el cuerpo del molde (2) y la zonaque permite la sujeccin del molde(3).

    La estructura bsica de una afi-nadora consta de las siguientes par-tes, tal como se indica en la figura 1.7. El sistema de anclaje (1) transmiteel movimiento al bloque de aleacinque sujeta la lente que se est afi-nando.

    El soporte de aleacin (2) adherido a la lente permite su sujecin en las distintas mquinas queintervienen en el proceso de obtencin de una superficie terminada.

    La lente en proceso (3).El molde (4).El sistema de sujecin del molde a la mquina de afino (5). Las mquinas modernas incorporan

    elementos neumticos que permiten una rpida sustitucin del molde. En algunos modelos, a este con-junto se le imprime un movimiento igual que a la lente pero de amplitud menor y sentidos opuestos,con el fin de reducir el tiempo de proceso.

    El cuerpo principal de la mquina (6).El depsito (7) donde se almacena la suspensin compuesta por el refrigerante y el abrasivo o

    la taladrina.El arranque de material se consigue por el efecto del abrasivo, el movimiento entre la superfi-

    cie a afinar y el molde, y se favorece con el aumento de presin que se ejerce entre el vidrio y el molde.La trayectoria del movimiento entre la superficie a afinar y el molde se representa en la figura 1.8. Enel caso de afinar superficies de revolucin, el bloque de vidrio puede tener un movimiento de rotacinalrededor de su eje, tal y como ya se ha comentado en la generacin de la superficie.

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

    32

    Fig. 1.6 Vista lateral y superior de un molde con pad

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • FABRICACIN DE LENTES OFTLMICAS

    Pulido

    Los objetivos de este proceso son reducir larugosidad media superficial por debajo de 0.1m, a la vez que mantener el radio de curva-tura obtenido en el afinado.

    Los mecanismos que producen elpulido de una superficie de vidrio son dediversa ndole, por una parte, el efecto mec-nico de arrastre de material que uniformiza lasuperficie, a la vez que la elevacin local dela temperatura, que reduce la viscosidad delvidrio, lo que favorece este arrastre de mate-rial. Existen estudios que justifican la presen-cia de un tercer efecto, denominado fsico-qumico, que debe de existir para conseguirel pulido de la superficie del vidrio. El tiem-po de proceso oscila entre 1 y 5 minutos.

    El pulido de superficies de lentes destinadas a usos oftl-micos se lleva a cabo en mquinas iguales a las empleadas en elafino, utilizando otro tipo de moldes y abrasivos.

    Los moldes que se utilizan en el pulido se diferencian delos del afino en el acabado de su superficie activa, pues ahora, sien el afino hemos empleado un molde diamantado, en el pulidoel molde estar recubierto con una capa de poliuretano, cuyoespesor oscilar entre 1 y 2 mm. En el caso de haber empleadoen el afino un molde con chapa de latn protectora, en el pulidopodemos emplear el mismo molde aadindole sobre la chapa unpapel o una tela autoadhesiva con una textura muy spera y a lavez muy porosa, lo que favorece la retencin de partculas deabrasivo.

    El abrasivo que se emplea actualmente es un compuesto cuyo componente principal es el xidode cerio. Se comercializan muchos tipos de compuestos, cada uno de los cuales, combinado con undeterminado pad, proporcionan el grado de pulido idneo para cada tipo de material. Como refrige-rante y vehculo de transporte del abrasivo se emplea agua.

    Obtencin de una lente mineral

    La situacin del mercado actual (plazos de entrega de lente terminada lo ms cortos posible, muy ele-vado nmero de variables en cuanto a potencia, ndice de refraccin, tratamientos superficiales, etc.)obliga al fabricante de lentes oftlmicas a adoptar una solucin de compromiso entre el nmero de len-tes terminadas que debe de tener almacenadas y el grado de eficacia que deben de tener sus talleres determinado de lentes. En la actualidad se est imponiendo la fabricacin de lentes semiterminadas, enlas que se ha generado, afinado y pulido la superficie convexa, y se ha dejado en bruto la superficiecncava, as como un determinado espesor de centro y dimetro. Estas lentes semiterminadas sonsometidas a un control de parmetros y de calidad superficial antes de ser almacenadas.

    33

    Refrigerante+ Abrasivo

    Refrigerante+ Abrasivo

    1

    2

    3

    4

    5

    67

    Fig. 1.7 Estructura de una afinadora

    Fig. 1.8 Proceso de afinado

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Teniendo en cuenta lo dicho hasta ahora, si miramos el contenido de un almacn deberemosencontrar tres tipos distintos de productos: bloques de vidrio, lentes semiterminadas y lentes totalmenteterminadas. stas ltimas corresponden al tipo de lente de mayor demanda (generalmente de bajapotencia, normalmente monofocal, dimetro grande).

    Las lentes semiterminadas y algunas totalmente terminadas se fabrican en lotes en que el nmerode lentes iguales es elevado (puede ser de algunos centenares), y al conjunto de procesos y operacionesnecesarias para su obtencin se le denomina fabricacin seriada. Empleando estos procesos el fabricantepretende reducir al mximo el coste de cada lente; por lo tanto le interesar un elevado grado de auto-matizacin en los procesos, tiempos de procesado lo ms cortos posible y el menor mantenimiento posi-ble de la maquinaria y los utillajes que intervienen. Los fabricantes han optado, con el fin de cubrir todoel conjunto de combinaciones en cuanto a potencias, ndices de refraccin, dimetros y geometras, poralmacenar un gran nmero de lentes semiterminadas, en las que slo se ha terminado la primera superfi-cie. Cuando el fabricante recibe un pedido, si no posee la lente terminada en el almacn, escoge el semi-terminado ptimo de entre los que tiene almacenados y trabaja la segunda superficie hasta obtener la lentedeseada totalmente terminada. En casos extremos fabricar la lente partiendo de un bloque de vidrio. Aeste tipo de fabricacin se le denomina fabricacin por encargo. La maquinaria empleada en la fabrica-cin de lentes por encargo debe de poder generar, afinar y pulir cualquier geometra, por lo tanto la ver-satilidad ser uno de los requisitos imprescindibles, quedando en un segundo lugar el tiempo de proceso.

    A continuacin, las tablas 1.4 y 1.5 representan un resumen en el que se describen los pasos quese deben seguir en cada tipo de fabricacin.

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

    34

    Tabla 1.4

    Fabricacin de lentes minerales por encargo

    Partiendo de un bloque Partiendo de un semiterminado

    Objetivo: Objetivo:Obtencin de una lente terminada Obtencin de una lente terminada

    Procedimiento Procedimiento

    Eleccin del bloque y utillajes necesarios: Eleccin del semiterminado y utillajes necesarios:Se escoge el bloque ms adecuado Se escoge el semiterminado ms adecuado(material, dimetro, espesores) (P1N, material, dimetro, espesores)Se escogen los moldes para el afino y pulido Se escogen los moldes para el afino y pulidopara cada superficie para la superficie posterior

    Generacin de la superficie anterior: Generacin de la superficie posterior:Consta de cuarto etapas: sujecin, generado, Consta de cuatro etapas: sujecin, generado,afinado y pulido. Rugosidad superficial 0.1 m afinado y pulido. Rugosidad superficial 0.1 mControl: Control:

    Se controla la sagita de la 1 superficie y el espesor Control de la calidad de las superficies y de la masade centro Control de potencias y espesores

    Generacin de la superficie posterior: Empaquetado y almacenajeConsta de cuatro etapas: sujeccin, generado,afinado y pulido. Rugosidad superficial 0.1 mControl:

    Control de la calidad de las superficies y de la masaControl de potencias y espesores

    Empaquetado y almacenaje

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • FABRICACIN DE LENTES OFTLMICAS

    Materiales orgnicos

    1.5. Tipos de materiales orgnicos y propiedades

    Los materiales que denominamos orgnicos o plsticos son producto de la polimerizacin de cadenasque contienen bsicamente carbono, hidrgeno y oxgeno.

    Aunque las primeras materias plsticas aparecieron a finales del siglo XIX, no es hasta el segundotercio del siglo XX cuando aparecen productos utilizables en ptica oftlmica. El primero en utilizarse fueel polimetilmetacrilato (PMMA) aunque en el campo de la ptica oftlmica actualmente se utiliza poco.

    Los materiales que cobran mayor importancia en el segundo tercio del siglo XX en el campode las lentes oftlmicas (de prescripcin y de proteccin) son el carbonato de dialilglicol (CR-39) dend = 1.498, d = 55.30 y el policarbonato (PC) de nd = 1.585, d = 30.

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    Tabla 1.5

    Fabricacin de lentes minerales en serie

    Terminadas SemiterminadasObjetivo: Obtencin de un gran nmero de lentes Objetivo: Obtencin de un gran nmero deiguales totalmente terminadas semiterminados iguales

    Eleccin del diseo de la lente: Definicin de la geometra del semiterminado:Se fijan los parmetros de la lente Determinacin del radio de la superficie anteriorUn sistema informtico relaciona estos y de los espesoresparmetros para conseguir el diseo ms adecuado

    Eleccin del bloque y utillajes necesarios: Eleccin del bloque y utillajes necesarios:Se escoge el bloque ms adecuado Se escoge el bloque ms adecuado(material, dimetro, espesores) (material, dimetro, espesores)Se escogen los moldes para el afino y pulido Se escogen los moldes para el afino y pulidopara cada superficie

    Preparacin maquinaria: Preparacin maquinaria:Maquinaria muy rpida y automatizada Maquinaria muy rpida y automatizada.La puesta en marcha del proceso es escalonada La puesta en marcha del proceso es escalonadaSe emplean moldes diamantados en el afino y Se emplean moldes diamantados en el afino ycon recubrimiento de poliuretano en el pulido con recubrimiento de poliuretano en el pulido

    Generacin de la superficie anterior: Generacin de la superficie anterior:Consta de cuarto etapas: sujecin, generado, Consta de cuarto etapas: sujecin, generado, afinado y pulidoafinado y pulido

    Control: Control:Muestreado, con una frecuencia que depende de Unitario, se controla la calidad superficial, lala fiabilidad de la maquinaria sagita de la superficie anterior y los espesores

    Generacin de la superficie posterior: Empaquetado y almacenajeConsta de cuatro etapas: sujecin, generado,afinado y pulido

    Control:Unitario, control de la calidad de las superficiesy de la masaControl de potencias y espesores

    Empaquetado y almacenaje

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Actualmente se estn desarrollando una gran variedad de materiales orgnicos de ndices mselevados (1.500, 1.523, 1.600, 1.700) que les permite competir con los productos minerales.

    Para describir las propiedades de los materiales plsticos estableceremos una relacin con lasque se han descrito al tratar el vidrio mineral, comparando ambos materiales. En trminos generaleslos materiales plsticos tienen ndices de refraccin inferiores a los minerales. Aunque actualmenteest totalmente normalizado el uso de material orgnico de ndice 1.600 ya se han comercializado len-tes con material cuyo ndice es 1.700.

    El CR-39 y los materiales plsticos con ndice medio no son muy dispersores (nmero de Abbesimilar al del crown) pero los de alto ndice son tan dispersores como el material flint.

    El porcentaje de transmisin, tal y como hemos visto anteriormente, solamente depende delndice de reafraccin y no de que el material sea inorgnico u orgnico. El corte en el ultravioleta (UV)suele ser ms elevado y ms en el PC que en el CR-39.

    La densidad es el parmetro caracterstico de los materiales orgnicos, puesto que es del ordendel 40% menor que la de los minerales (CR-39 = 1.32 gr/cm3, mientras que crown= 2.54 gr/cm3), y eneste caso aunque el ndice de refraccin vare, la variacin de densidad es casi despreciable. Por elloel gran argumento de las lentes orgnicas frente a las minerales es la reduccin de peso.

    Al ser mejores conductores del calor, presentan la ventaja de empaarse menos cuando se some-ten a cambios bruscos de temperatura.

    La otra gran ventaja de los materiales orgnicos es la resistencia a los golpes (baja fragilidad).El CR-39 es unas veinte veces ms resistente a la rotura que el vidrio y el PC todava lo es ms, por loque se utiliza bsicamente en lentes de proteccin.

    Uno de los peores inconvenientes que an hoy en da no se ha conseguido superar es la pocadureza que ofrecen los materiales plsticos, que hace que se rayen con gran facilidad. El PC es msblando an que el CR-39.

    Los plsticos en general son resistentes a los agentes qumicos y por su estructura interna sonmuy fciles de colorear y de decolorar.

    En la tabla 1.6 se refleja el valor de algunas propiedades que se han expuesto a fin de podercomparar los distintos materiales.

    1.6. Proceso de fabricacin de lentes orgnicas en serie

    El proceso de fabricacin en serie de lentes orgnicas empleadas como compensadoras o bien comoprotectoras de radiaciones solares sigue las siguientes etapas:

    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

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    Tabla 1.6

    Tipo nd n de Abbe % Tvis Densidad (g/cm3)

    crown 1,52300 59,3 91,40 2,54crown alto ndice 1,60050 41,2 89,50 2,65

    flint 1,70000 34,6 86,80 3,21flint denso 1,80400 34,7 84,50 3,66

    flint alto ndice 1,88500 30.6 82,60 3.99CR-39 1,49800 55,3 92,10 1,32

    orgnico ndice medio 1,52300 48,0 91,00 1,30orgnico alto ndice 1,60000 36,0 89,63 1,34

    policarbonato 1,58500 30,0 89,63 1,20

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • FABRICACIN DE LENTES OFTLMICAS

    (1) Clculo de los parmetros de la lente: con unsoporte informtico se calculan los parmetros de la lente afabricar (radios de curvatura, espesores de centro y borde).

    (2) Eleccin y preparacin del molde adecuado: a par-tir del diseo del apartado (1) se definen los parmetros delmolde necesario para fabricar la lente (figura 1.9).

    Este molde est constituido por dos bloques de vidriounidos por una anilla de material plstico, proporcionando uncompartimiento estanco. Las superficies internas de los bloquede vidrio deben de estar perfectamente pulidas, siendo unnegativo perfecto de las superficies de la lente que queremosobtener.

    La obtencin de la superficie de cada bloque situada enel interior del molde se consigue con el mismo proceso que elempleado en la fabricacin de lentes minerales, aadiendo des-pus del pulido un proceso de endurecido qumico con el objetivo de prolongar la vida del molde. Estosbloques pueden emplearse para la fabricacin de un determinado nmero de lentes, que depende delespesor de la lente y del grado de deterioro de la superficie pulida del bloque. Las superficies externasde estos bloques pueden tener cualquier tipo de acabado.

    La anilla plstica que une los dos bloques de vidrio tiene como funcin el mantener entre ellosuna separacin igual a los espesores deseados en la lente terminada y tambin cierra el volumen dondeposteriormente se alojar el prepolmero. Debe de disponer de un orificio por el que introduciremos elprepolmero y que a la vez servir para la evacuacin del aire del interior del molde.

    Todo este conjunto se mantiene montado mediante una pinza que presiona las caras externas delos bloques de vidrio, asegurando el cierre del molde.

    Una vez se dispone de todos sus componentes, se somete el molde a una exhaustiva limpieza yse procede a su ensamblaje, eliminando todas las impurezas que pudieran quedar en su interior.

    (3) Preparacin de la mezcla a polimerizar: la mezcla a polimerizar est constituida bsica-mente por dos productos, el monmero y el catalizador. Esta mezcla convenientemente preparada ladenominaremos prepolmero, y deber almacenarse a baja temperatura con el fin de prolongar el tiem-po en que posee una viscosidad ptima para ser introducida en el interior del molde.

    Diariamente se planifica el nmero de veces que se preparar prepolmero para inyectar, en fun-cin del nmero de lentes que se quieran fabricar, la cantidad de moldes disponibles y del tiempo queel prepolmero mantiene las propiedades ptimas para su manipulacin.

    (4) Llenado del molde: el llenado del molde se lleva a cabo en una sala blanca. El prepolmerose introduce en el molde a baja presin y a temperatura ambiente, a travs del orificio de la anilla pls-tica. Por este mismo orificio se evaca el aire del interior del molde y posteriormente se somete a todoel conjunto a una agitacin con el fin de eliminar burbujas de aire.

    (5) Polimerizacin: el proceso de polimerizacin se lleva a cabo en un bao mara en el que sesumergen entre 50 y 200 moldes colocados ordenadamente con el orificio en posicin vertical.

    Al elevarse la temperatura se acelera el proceso de la polimerizacin, y debe mantenerse a unos40C durante 12 horas; como la reaccin que se produce es exotrmica, se deber prever la posible eva-cuacin de calor producido por la propia reaccin. Transcurrido este tiempo se eleva la temperaturahasta 97C durante una hora, concluyendo as el polimerizado. Durante la polimerizacin se produceuna reduccin del volumen del material (aproximadamente un 15 % para el CR-39), efecto que el fabri-cante prev rellenando el agujero de la anilla de prepolmero en el proceso de llenado del molde.

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    Entradaprepolmero

    Arandela plstica

    Bloques de vidrio

    Pinza

    Fig. 1.9 Llenado del molde

    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • (6) Desmoldeado: el desmoldeado de la lente consiste en la extraccin de la lente del interiordel molde. Para ello, se corta la anilla plstica, posteriormente se separan los bloques de vidrio y seextrae la lente totalmente terminada. En este proceso se debe evitar el rayado de la superficie o el las-cado de cantos de los bloques de vidrio, ya que una vez lavados pueden reutilizarse.

    (7) Recocido: en el polimerizado la lente habr quedado fuertemente tensionada con el fin deeliminar este efecto, se la somete a un recocido calentndola hasta 180C y posteriormente enfrindo-la lentamente.

    (8) Control final: una vez se ha lavado perfectamente la lente, se inspeccionan tanto sus super-ficies como la masa para detectar algn posible defecto. En caso de detectarse alguna irregularidad lalente se eliminar. Posteriormente se procede al control de parmetros, que normalmente est total-mente automatizado, donde se controla la potencia de vrtice posterior (Pvp), los espesores y el di-metro.

    (9) Empaquetado y almacenaje: la ltima etapa del proceso consiste en el empaquetado, eti-quetado y almacenaje o distribucin de la lente.

    En el caso de la fabricacin de lentes bifocales, progresivas o de ejecuciones especiales, el fabri-cante sigue las mismas pautas que en la lente mineral. Obtiene un semiterminado siguiendo el proce-so que se acaba de describir, se cataloga y se incluye en las existencias. Para conseguir la lente termi-nada el fabricante deber generar, afinar y pulir la segunda superficie.

    Los procesos de generado, afinado y pulido, en el caso de las lentes orgnicas, se realizan en eltaller de encargo, con la misma maquinaria que la empleada en la lente mineral pero usando abrasivosmenos agresivos. Las felpas o pads de los moldes son ms blandos que para las lentes minerales, y lamuela del generador no es preciso que sea diamantada. Adems se debe prestar especial atencin a laproteccin de la primera superficie de la lente, por la facilidad que presenta el plstico a sufrir incrus-taciones o rayaduras.

    Bibliografa

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    TECNOLOGA PTICA. LENTES OFTLMICAS, DISEO Y ADAPTACIN

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    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.

  • Monturas plsticas

    2.1 Materiales para monturas plsticas

    Consideraciones generales sobre los plsticos

    Con el trmino plstico se hace referencia a un grupo de materiales sintticos obtenidos por polimeri-zacin. Mediante este proceso, ciertas molculas orgnicas pequeas o monmeros se unen formandolargas cadenas o polmeros. El grado de reticulacin y longitud de las cadenas condicionan las propie-dades de los polmeros. Los polmeros lineales son ms cristalinos que los ramificados o reticulados,resultando ms duros, rgidos y resistentes a los disolventes que sus correspondientes no cristalinos. Lacristalinidad influye, pues, en la densidad y, por tanto, en el ndice de refraccin.

    En cuanto al comportamiento trmico, cabe decir que los polmeros lineales o ramificados sontermoplsticos, se ablandan por accin del calor, mientras que los reticulados son termoestables, porlo que no se puede modificar su forma con la aplicacin de calor. Este fenmeno es importante en elalineaminento y ajuste de las monturas plsticas.

    Mientras que los derivados de la celulosa, polimetilmetacrilato (PMMA) y las poliamidas sontermoplsticos, las resinas epoxi (optyl), las resinas de polister y las resinas fenol-formaldehido(bakelita) son termoestables.

    Referente a la solubilidad, ocurre que los polmeros reticulados no se disuelven, nicamentepueden hincharse en presencia de disolventes; en cambio, los polmeros lineales o ramificados puedendisolverse en el disolvente adecuado. Las variables que influyen en la solubilidad son, entre otras, latemperatura, cuyo aumento favorece la solubilidad, la cristalinidad (los polmeros cristalinos difcil-mente son solubles), y la longitud y ramificacin del polmero. A mayor longitud menor solubilidad,y a mayor ramificacin mayor solubilidad.

    Aditivos

    Raramente un material presenta todas aquellas caractersticas que lo hacen idneo desde la fase de suobtencin hasta su utilizacin. Al polmero base se pueden incorporar aditivos que modifican sus pro-piedades segn sea necesario, tanto en el proceso de obtencin como en la utilizacin del material.

    Captulo 2Fabricacin de monturas

    J. Caum

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    Los autores, 2001; Edicions UPC, 2001.