COMPENDIO DE ÓPTICA OFTÁLMICA - essiloracademy.fr · más asféricas, el retallado de las lentes se ha minimizado y, sobre todo, los pesados materiales minerales se han substituido

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Copyright © 2010 ESSILOR ACADEMY EUROPE, 13 rue Moreau, 75012 Paris, France - All rights reserved – Do not copy or distribute.

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ISBN 979-10-90678-11-8

AutorDominique Meslin

Essilor Academy Europe

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Publicaciones de essilor academy europe ESSILOR ACADEMY EUROPE ha desarrollado una publicación denominada

“Materiales & Tratamientos”

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Índice

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Introducción p.5

Delgadez y ligerezaDelgadez p.61) Efecto del índice de refracción del material 2) Efecto de la asfericidad de las superficies 3) Efecto de la finura del retallado

Ligereza p.8

Los materiales orgánicos y minerales

Los materiales orgánicos p.91) Los materiales orgánicos de índice básico 2) Los materiales orgánicos de índice medio 3) Los materiales orgánicos de índice alto y muy alto

Los materiales minerales p.14

1) Los materiales minerales estándar 2) Los materiales minerales con índices altos

Complemento: Principios de fabricación de las lentes minerales p.15

Transparencia y durabilidadColor del material p.20

Cromatismo del material p.21

Tratamiento de resistencia al arañazo p.231) Principio del tratamiento de resistencia al arañazo 2) Aplicación de los tratamientos de resistencia al arañazo

Complemento: Características del fenómeno de la abrasión, evolución histórica de los tratamientos de resistencia al arañazo, medición y control de la resistencia a la abrasión p.26

Tratamiento antirreflejante 1) Diferentes tipos de reflejos y sus efectos p.28

Complemento: Beneficios visuales de los tratamientos antirreflejantes p.31

2) Principio del tratamiento antirreflejante p.323) Características y resultados de los tratamientos antirreflejantes p.33

Complemento: El sistema colorimétrico. Franjas de interferencia en la superficie de las lentes organicas de altos indices p.26

4) Aplicación de los tratamientos antirreflejantes p.36

Tratamientos contra la suciedad y el polvo 1) Tratamiento contra la suciedad p.372) Tratamiento contra el polvo p.38

Complemento: Tecnología de fabricación de los tratamientos antirreflejantes, contra la suciedad y contra el polvo p.39

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Índice

4 Estética y modaCurva p.62

Coloración p.63

Reflejos p.63

Conclusión p.64

Anexo: Información sobre la naturaleza y la estructura de la materia p.65

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3 Resistencia y protecciónResistencia a los impactos

1) Cómo se produce una rotura p.422) Normas de resistencia a los impactos p.43

Protección contra la luz

1) Necesidad de proteger el ojo contra la radiación solar p.45 2) Información general sobre las lentes con filtro p.46

Complemento: Características de las propiedades de transmisión de una lente oftálmica p.48

3) Lentes con filtro de transmisión fija p.50a) Lentes solares b) Lentes que filtran los rayos ultravioleta y la luz azulc) Lentes polarizadas d) Filtros especiales

Complemento: Tecnología de fabricación de lentes con filtro de transmisión fija p.54

4) Lentes con filtro de transmisión variable p.56a) Principio general del fotocromatismob) Fotocromatismo y lentes orgánicas

Complemento: Características de las propiedades de las lentes fotocromáticas p.58

c) Fotocromatismo y lentes minerales

Complemento: Tecnología de fabricación de las lentes con filtro de transmisión variable p.61

A

B


Los materiales y los tratamientos constituyen la parte fundamental de las lentes oftálmicas, ya que garantizan la correcciónóptica y ofrecen confort visual. Más concretamente, los materiales, junto con la geometría de las superficies, son los responsables de la función óptica de la lente, mientras que los tratamientos aportan el confort visual y ofrecen a las lentesmúltiples propiedades. En conjunto, tienen la función de hacer olvidar a los usuarios que llevan lentes correctoras.

En las últimas décadas, los materiales y los tratamientos han experimentado una profunda evolución. Los materiales orgánicos han substituido al vidrio mineral, el uso de tratamientos de resistencia al arañazo y antirreflejantes se ha generalizado y han aparecido nuevos Materiales y Tratamientos.

Las lentes oftálmicas tienen una estructura compleja. Son fruto de la combinación de un material con una serie de tratamientos que responden a necesidades especificas: finura, ligereza, transparencia, durabilidad, resistencia, protección,estética... Asimismo, una lente oftálmica puede contar con hasta una veintena de capas colocadas sobre sus superficiesanterior y posterior (figura 1).

Los materiales y los tratamientos forman un conjunto indisociable. A pesar de que el material tiene como función esencialgarantizar la corrección óptica, tiene también por objeto servir de sustrato para los diferentes tratamientos. El estudio delos materiales no puede separarse del estudio de los tratamientos y, también al contrario, los tratamientos no pueden estudiarse independientemente de los materiales a los que irán asociados. Por este motivo, "Materiales y Tratamientos"se han unido aquí en un único cuaderno.

Para ofrecer un resumen estructurado, todas las nociones presentadas en este cuaderno se tratan en primer lugar desdeel punto de vista de las necesidades del usuario de las lentes y, a continuación, se abordan las soluciones técnicas queresponden a dichas necesidades. De este modo, el cuaderno se divide en cuatro partes:

I) Delgadez y ligerezaII) Transparencia y durabilidadIII) Resistencia y protecciónIV) Estética y moda

En cada una de estas partes, se describen primero las necesidades y expectativas de los usuarios, y a continuación, sepresentan las técnicas de diseño y fabricación utilizadas.

El cuaderno "Materiales y Tratamientos" del "Compendio de Óptica Oftálmica" tiene por objeto presentar de manera resumida las nociones esenciales de la composición y diseño interno de las lentes. Le invitamos a tomar parte en un apasionante viaje al corazón de las lentes oftálmicas.

Introducción

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Figura 1: Estructura de una lente oftálmica.

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Antimanchas

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Antirayado

Antiruputura

Material

Coloración(opcional)


1.Delgadez y ligereza

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Desde que existen las lentes, los fabricantes no han cesado en su empeño de hacerlas cada vez más finas y ligeras en respuesta a lasexigencias de los usuarios. Los índices de refracción de los materiales se han elevado, las superficies de las lentes se han hecho cada vezmás asféricas, el retallado de las lentes se ha minimizado y, sobre todo, los pesados materiales minerales se han substituido por losligerísimos materiales orgánicos. En efecto, para ofrecer lentes tanto estéticas, por su delgadez, como cómodas, por su ligereza, deben combinarse numerosos parámetros.Detallemos a continuación los principales parámetros que permiten conseguir lentes más finas y ligeras.

A DelgadezEl espesor de una lente es fruto de la combinación de 3 factores:el índice de refracción del material, la asfericidad de lassuperficies y la finura del retallado aplicado.

1. Efecto del índice de refracción del material Es el principal factor que permite reducir el grosor de una lente.Para una potencia dada, cuanto mayor es el índice de refraccióndel material, más delgada es la lente. Más concretamente, cuantomayor es el índice, más capacidad tiene el material para desviarla luz y más planas pueden ser las curvaturas de las caras anteriory posterior de la lente para producir una potencia óptica dada y,por consiguiente, más fina es la lente.

Índice de refracción – definición El índice de refracción compara la velocidad de propagación de laluz en un medio transparente con la velocidad de propagación enel vacío. Asimismo, mide la capacidad de un medio transparentepara refractar (es decir, para desviar) la luz en la frontera quesepara dos medios (dioptrio). Así pues, el índice de refracción midela capacidad del material para producir un efecto óptico.El índice de refracción de un medio transparente es la relación

n = c / ventre la velocidad de propagación de la luz en el vacío (c) y lavelocidad de propagación de la luz en dicho medio (v). Dichoíndice es un número (sin unidad y siempre superior a 1) quecuantifica el poder refractante del medio. Cuanto más elevadoes el índice de refracción, mayor es la desviación de un haz deluz que pasa del aire a dicho medio. Los índices de refracción de los materiales empleados en ópticaoftálmica varían de 1,5, para los materiales más tradicionales,hasta 1,76 (vidrio orgánico) y 1,9 (vidrio mineral), para losmateriales más recientes (véase la tabla de materiales).

2. Efecto de la asfericidad de las superficies La asfericidad de las superficies es un factor indirecto dereducción del grosor, que permite realizar lentes más planas y,por consiguiente, más finas. Más específicamente, la asfericidadpermite utilizar bases, o curvaturas de la cara anterior, másplanas sin alterar las cualidades ópticas de la lente. En las lentes convexas, la flecha de la superficie anterior (es decir,su altura) se reduce y el grosor en el centro de la lente puedereducirse ligeramente acercando la superficie posterior. Además,el aplanamiento global de la lente ayuda a dar la sensación definura. En las lentes cóncavas, ya planas de por sí, el efecto de laasfericidad en el grosor es menor, pero sigue siendo significativo. Esta asfericidad óptica no debe confundirse con la asfericidadgeométrica, una especie de redondeo periférico que, en ocasiones,se realiza en los bordes de las lentes con grandes potencias y quetiene que ver más con la geometría que con la óptica.

3. Efecto del retalladoUn factor importante en la reducción del grosor de una lente es lacapacidad del fabricante para conseguir un retallado muy fino. Enfunción de las propiedades mecánicas del material (rigidez ysolidez) las posibilidades varían considerablemente. El grosormínimo que se puede obtener en el centro de una lente cóncavapuede variar de 1,0 mm a más de 2,0 mm según los materiales ylas potencias. De la misma manera, el grosor mínimo en el bordede una lente convexa, en el punto más fino, puede variar de menosde 0,5 mm a más de 1,0 mm.

Figura 2a: Efectos del índice de refracción (1), la asfericidad (2) ydel retallado (3) en una lente de potencia -6,00 D.

Para una lente de potencia -6,00 D de 65 mm de diámetro,emplear un material con un índice de 1,6, y con un grosor en elcentro idéntico, permite reducir el grosor en el borde 1,5 mm másque la misma lente realizada con un material con un índice de1,5 (7,5 mm frente a 9,0 mm). La asfericidad añade unareducción adicional de 0,4 mm y hace que la lente sealigeramente más plana. El retallado fino permite ganar 0,8 mmmás (1,2 mm frente a 2,0 mm). En total, la reducción de grosores de 2,7 mm (6,3 mm frente a 9,0 mm), es decir, del 30%.

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1) Efectos del índice de refracción

2) Efectos de la asfericidad

3) Efectos del retallado


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Figura 2b: Efectos del índice de refracción (1), la asfericidad (2) ydel retallado (3) en una lente de potencia +4,00 D.

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Ni que decir tiene que, utilizando un índice de refracción más elevado ysuperficies más asféricas, la reducción de grosor sería aún mayor: con uníndice de 1,74, y en relación con el índice de 1,5, sería de 3,8 mm (5,2 mmfrente 9,0 mm) para la lente de -6,00 D y de 2,7 mm (2,7 mm frente a 5,4 mm) para la lente de +4,00 D, lo cual equivale a una reducción decerca del 50%. Además, una elección cuidadosa de la montura y elprecalibrado de las lentes permitirían reducir aún más el grosor.

En las mismas condiciones, la reducción de grosor en el centrode una lente de potencia +4,00 D y 65 mm de diámetroobtenida gracias a un material con un índice de 1,6 es de 0,6 mm. La ganancia adicional que ofrece la asfericidad es de0,2 mm y viene acompañada por un claro aplanamiento de lalente. Finalmente, el retallado fino aporta una ganancia de 0,5 mm. En total, la reducción de grosor es de 1,3 mm (4,1 mmfrente a 5,4 mm), es decir, del 25%.

Por otro lado, el grosor de la lente varía también en función deltipo de montura empleada:

- para un montaje con montura, se recomienda un grosormínimo en el borde de 0,8 mm para el biselado de la lente;

- para un montaje de tipo nylor, el grosor en el borde necesariopara efectuar la hendidura de la lente es, como mínimo, de 1,6 mmpara una montura de hilo de nylon y de 2,2 mm para una monturade hilo de metal;

- para un montaje de tipo montura al aire, el grosor mínimorequerido en los puntos de taladro es de 1,5 mm para una lentede policarbonato, de 1,8 mm para una lente de alto índice y de2,3 mm para una lente de CR39 tradicional.Cabe destacar que estos valores son los mínimos que deben respetarsey que, por lo general, se aconseja añadir entre 0,2 y 0,3 mm.

Finalmente, y como el grosor que importa es el de las lentes biseladas,la elección de la montura por parte del óptico y la optimización delgrosor de las lentes desempeñan un papel importante. Para obtenerlentes más finas, la montura debe escogerse de manera que la lentetenga el diámetro mínimo necesario para realizar el centrado, es decir,que debe ser de pequeño tamaño, de forma redondeada y con unadistancia parecida a la distancia interpupilar del usuario. Además, laslentes deben estar "precalibradas", es decir, tener un grosor calculadoy minimizado exactamente de acuerdo con la montura y el centrado;esta técnica es particularmente eficaz para reducir el grosor de laslentes convexas.

1) Efectos del índice de refracción

2) Efectos de la asfericidad

3) Efectos del retallado

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En resumen, el espesor de una lente es fruto de la combinaciónde varios factores. La elección de un material de índice elevadopermite ganar diversos milímetros, el uso de la asfericidad amplíadicha reducción en varias décimas de milímetro y la finura delretallado aplicado puede hacer ganar varias décimas más. En total,entre una lente esférica con un índice de 1,5 y una lente asféricacon un índice de 1,74, el grosor se reduce un 50% de media. Asimismo, la elección de la montura y el precalibrado de laslentes se suman a los efectos anteriores y ofrecen una gananciaadicional del orden de un milímetro. De esta manera, la sumade la pericia del fabricante y el óptico permitirá ofrecer a losusuarios lentes biselades más finas y, por lo tanto, másestéticas.

Figura 3: Efecto del precalibrado en las lentes..


Densidad absoluta y densidad relativa de unmaterial – definiciones:La densidad absoluta es un valor que cuantifica la masa porunidad de volumen de un material. Se define como la relaciónentre la masa y su volumen, y se expresa generalmente engramos por centímetro cúbico (g/cm3).La densidad relativa es la relación entre la densidad absoluta deuna sustancia y la densidad absoluta de otra sustancia tomadacomo referencia (el agua en el caso de los sólidos y los líquidos),por lo que se expresa como un número sin unidad. Debido a quela densidad absoluta del agua, elegida como sustancia dereferencia, es de 1 g/cm3, su densidad relativa coincide con sudensidad absoluta.La densidad absoluta da una medida precisa del peso delmaterial, pero sólo ofrece una estimación aproximada del pesode la lente. No puede utilizarse como único dato para compararlentes. Solamente el peso de la lente cortada, que es unacombinación de su volumen exacto y la densidad absoluta delmaterial, ofrece una comparación precisa y pertinente.

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B LigerezaLa ligereza de una lente es fruto de la combinación de su espesory de la ligereza del material empleado en su fabricación. Másconcretamente, la combinación del volumen de la lente y ladensidad del material determina el peso de la lente. El volumen de la lente depende de la geometría de sussuperficies, de la forma y el calibre de la montura, y del grosornecesario para garantizar la resistencia de la lente y permitir sumontaje (grosores mínimos en el centro de las lentes cóncavaso en el borde de las lentes convexas). La densidad, a su vez, depende de la naturaleza del material yde su composición química, y varía considerablemente de unmaterial a otro. Va de 1,1 para los materiales orgánicos másligeros a cerca de 4,0 para los materiales minerales más pesados(véase la tabla de materiales). En general, cuanto más elevadoes el índice de refracción de un material, mayor es su densidad,ya que el aumento del índice de refracción se obtieneintroduciendo átomos pesados en la estructura química delmaterial.Por lo tanto, las lentes más ligeras se obtienen combinando dela mejor manera posible el espesor de la lente y la ligereza delmaterial, es decir, optimizando simultáneamente el grosor(índice + asfericidad + retallado) y la densidad.

Figura 4: Tabla de los principales materiales.

b) Materiales minerales:

a) Materiales orgánicos:

En resumen, los materiales con un índice de refracciónelevado, una densidad baja y que admiten un retallado finoson los que permiten realizar las lentes más finas y ligeras. Eneste sentido, los materiales orgánicos con índices elevados, yespecialmente el policarbonato, son los materiales que, a díade hoy, ofrecen la mejor respuesta.

Categorías Denominacionescomerciales

Índice derefracción(ne / nd)

Constringencia(ve / vd) Densidad Corte

UV

Índice bajo Orma® (Essilor) 1,502 / 1,500 58 / 58 1,32 355 nm

Índice bajo Trivex® (PPG) 1,533 / 1,530 43 / 44 1,11 395 nm

Índice medio 1,591 / 1,586 31 / 31 1,20 385 nmAirwear® (Essilor)

Índice medio1,596 / 1,592 41 / 42 1,31 400 nm

Ormix®/Thin & Lite 1,60

(Essilor)

Índice alto Stylis®/Thin & Lite 1,67

(Essilor)

Índice muy alto

Lineis®/Thin & Lite 1,74

(Essilor)

1,665 / 1,660

1,734 / 1,728

32 / 32

33 / 33

1,36 400 nm

400 nm1,47

Categorías Denominacionescomerciales

Índice derefracción(ne / nd)

Constringencia(ve / vd) Densidad Corte

UV

Índice bajo Stigmal 15 (Essilor) 1.525 / 1,523 59 / 59 2,61 330 nm

Índice medio Stigmal 16 (Essilor) 1,604 / 1,600 41 / 42 2,63 335 nm

Índice alto Fit 40 (Essilor) 1,705 / 1,701 41 / 42 3,21 335 nm

Índice muy alto

Stigmal 18 (Essilor) 1,807 / 1,802 34 / 35 3,65 330 nm

Índice muy alto

19 (BBGR) 1,892 / 1,885 30 / 30 3,99 340 nm


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Los materiales orgánicos ylos materiales mineralesPara satisfacer cada vez con mayor eficacia la demanda de lentes finas y ligeras, permanentemente se realizan estudios sobre la químicade los materiales. Dichos estudios han permitido desarrollar el uso de materiales nuevos y, en cuestión de varias décadas, han transformadoprofundamente la industria de la óptica oftálmica. Pero sobre todo han permitido, para alegría de los usuarios, reducir en prácticamentela mitad el peso y el grosor de las lentes correctoras. A continuación se describen las características de estos materiales.

A Los materiales orgánicosAplicados en óptica oftálmica desde los años 60, los materialesorgánicos (o plásticos) han ido substituyendo progresivamentea los materiales minerales (o cristales) y en la actualidadrepresentan más del 90% de los materiales empleados. Ademásde sus cualidades intrínsecas de ligereza y resistencia a losimpactos, se han ido eliminando poco a poco todos los escollosque ponían freno a su desarrollo: mejora de la resistencia alrayado gracias a tratamientos de dureza; menor grosor graciasa materiales de índice elevado; mayor fiabilidad de lostratamientos antirreflejantes gracias a las nuevas tecnologías deaplicación al vacío; disponibilidad de versiones fotocromáticasgracias a la agregación en superficie, etc. Hoy en día, se hanconvertido en los materiales de referencia de la óptica oftálmica.

Por lo general, los materiales orgánicos se dividen en dos grupos:

- Los materiales termoendurecibles:Los materiales termoendurecibles son productos cuyatransformación química, bajo el efecto del calor, deriva encompuestos macromoleculares tridimensionales duros y rígidos.Están formados por cadenas moleculares relativamente cortasy muy reactivas que se unen químicamente. Bajo el efecto delcalor, se produce una reacción química, denominada reticulacióno cocción, que crea vínculos rígidos entre todas las moléculaspresentes para formar una red tridimensional. La estructurareticulada resultante confiere al material propiedadesparticulares de estabilidad química y resistencia mecánica. La molécula básica, o monómero, se presenta en forma líquida ytiene la propiedad de poder polimerizarse bajo la acción del caloro los rayos ultravioleta y/o un catalizador. Esta reacción depolimerización consiste en el encadenamiento de moléculasidénticas del monómero para dar origen a una nueva molécula, elpolímero, de naturaleza, dimensiones y propiedades diferentes. Lamateria pasa del estado de monómero líquido al estado depolímero sólido. Esta transformación es química y, por lo tanto,irreversible. En cuanto el monómero se polimeriza, el material sevuelve duro, infusible, insoluble, resistente a los impactos y a losproductos químicos, y dimensionalmente estable. A este grupo de materiales termoendurecibles pertenecen lamayoría de los materiales empleados en óptica oftálmica,empezando por el CR39®.

- Los materiales termoplásticos:Los materiales termoplásticos se forman apilando largascadenas moleculares lineales o ligeramente ramificadas yentremezcladas las unas con las otras, pero no unidas entre sí.Sólo su enredamiento y las pequeñas fuerzas intermoleculareses lo que da a estos materiales el aspecto de sólido, porque, enrealidad, las cadenas no están unidas entre sí de maneraquímica. Esta estructura molecular más libre le confiereexcelentes cualidades de resistencia a los impactos, ya que lascadenas pueden desplazarse unas respecto de otras y absorberasí la energía de los impactos.

Los materiales termoplásticos tienen la propiedad de ablandarsebajo la acción del calor, por lo que se les puede dar forma encaliente o moldearlo por inyección. Al ser la transformaciónmecánica, y no química, es reversible y permite que estosmateriales sean reciclables. Los materiales termoplásticos son empleados en numerosasindustrias, sin embargo sólo el policarbonato ha sido aplicarlocon éxito en la fabricación de lentes oftálmicas.

Algunos materiales, de aparición más reciente, combinan lascaracterísticas de las resinas termoendurecibles y las resinastermoplásticas.

Figura 5: Materiales termoendurecibles y materiales termoplásticos.

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1. Los materiales orgánicos deíndice básico (1,48 ≤ n < 1,54)

El CR39®Tras varios infructuosos intentos de desarrollar lentes conmateriales termoplásticos (lentes Igard® de PMMA o Plexiglas®,hacia 1940) y materiales termoendurecibles (lentes Orma® 500,hacia 1950), el CR39®(*) se convirtió en el material orgánico dereferencia de la óptica oftálmica. El alil diglicol carbonato, conocido con el nombre de CR39®, esel material básico empleado en la fabricación de la mayoría delas lentes orgánicas. Descubierto durante la Segunda GuerraMundial por los químicos de la Columbia Corporation (unadivisión de la empresa norteamericana PPG o Pittsburg PlateGlass), su nombre se debe a que fue la "Columbia Resin" n.° 39de una serie de monómeros estudiados por dichos químicospara las fuerzas aéreas de los EE. UU. Fue aplicada por primeravez en la fabricación de lentes correctoras en los años 1955 a1960 por la empresa LOR (Lentilles Ophtalmiques Rationnelles),una de las empresas originarias de Essilor, y permitió laintroducción de las lentes Orma® 1000 (de Organic Material,hoy en día conocidas simplemente como Orma®), las primerasen conjugar ligereza y resistencia a los impactos.El CR39® es una resina termoendurecible, por lo que se presentaen forma de monómero líquido que puede verterse en moldes yendurecerse (es decir, polimerizarse) bajo el efecto del calor yun catalizador. Han hecho falta muchos años de investigaciónpara desarrollar y dominar su proceso de fabricación.El CR39® tiene muchas ventajas para la óptica oftálmica que hanfavorecido su éxito en detrimento de los materiales minerales, asaber, un índice de refracción de 1,5 (cercano al del vidriomineral tradicional), una densidad de 1,32 (casi la mitad que elvidrio mineral), una constringencia de 58-59 (es decir, muy pococromatismo), una gran resistencia a los impactos, una excelentetransparencia y múltiples posibilidades de coloración y detratamiento. Aunque puede utilizarse tal cual, el CR39® essensible al rayado, por lo que se recomienda aplicar algúntratamiento de endurecido en sus superficies. Su tratamientoantirreflejante ha experimentado grandes avances técnicos(véase la parte II de este cuaderno). Su aplicación para elbiselado y el montaje por parte de los ópticos es muy fácil.

Figura 6: Molécula de CR39®

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El Trivex®El Trivex®(**), introducido después del año 2000 por PPGIndustries Inc y comercializado con diferentes nombres delentes, es un material clasificado como "casi termoendurecible"que combina las cualidades de las resinas termoendurecibles ytermoplásticas. Desarrollado originariamente para las viseras delos cascos del ejército, se presenta en forma de monómerolíquido para polimerizar, igual que las resinas termoendurecibles.Sin embargo, su particular estructura química permite controlarel nivel de interconexión de las moléculas durante lapolimerización, lo cual le confiere cualidades parecidas a las deuna resina termoplástica. El Trivex® reúne tres cualidades que responden a lasexpectativas de los usuarios de lentes oftálmicas: calidad óptica,ligereza y seguridad (de ahí su nombre de Trivex®). La calidadóptica le viene de la pureza del monómero, de la transparenciay bajo cromatismo del material (constringencia ν = 43 a 45) yde la facultad del material para recibir los tratamientosantirrayado y antirreflejante. La ligereza la obtiene de la bajísimadensidad del material (d = 1,11) combinada con un índice derefracción más elevado que el del CR39® (ne = 1,533, nd =1,530), y también de que el material admite un retallado muyfino (grosor mínimo de 1,0 mm en el centro de las lentescóncavas). Finalmente, la seguridad se la aporta la granresistencia del material a los impactos y su alta protecciónnatural contra los rayos ultravioleta (corte UV de 395 nm). ElTrivex® es un material sensible al rayado que requiere untratamiento antirrayado sistemático de sus dos caras. Tambiénpuede colorearse, pero para ello requiere el uso de técnicasadaptadas. Su biselado y ranurado es especial y exige el uso defunciones específicas sobre las biseladoras. La perforación y elmontaje son relativamente fáciles.

Figura 7: Estructura química del Trivex® (Fuente: PPG).

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(*) CR39® es una marca registrada de PPG Industries Ohio, Inc. (**) Trivex es una marca registrada de PPG industries.


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2. Los materiales orgánicos deíndice medio (1,54 ≤ n < 1,64)

Los materiales orgánicos de índice medio están en augeactualmente. Comparados con el CR39® tradicional, permitenfabricar lentes más finas y ligeras. Por lo general, tienen unadensidad ligeramente inferior a la del CR39® (entre 1,20 y 1,32),un cromatismo más elevado (constringencia entre 31 y 42) y unamayor sensibilidad al calor, y ofrecen una mejor proteccióncontra los rayos ultravioleta. Estos materiales son muy sensiblesal rayado y requieren un tratamiento de endurecido sistemáticoen sus superficies. Pueden colorearse o recibir un tratamientofotocromático mediante la colocación de una capa específica.Se recomienda especialmente un tratamiento antirreflejante.La mayoría de estos materiales son termoendurecibles.Únicamente el policarbonato es un material termoplástico.Empezaremos presentando este último material para pasar aexplicar luego la familia de termoendurecibles de índice medio.

Resinas termoplásticas: el policarbonato.

Empleados en los años 50 para la fabricación de las primeraslentes orgánicas, los materiales termoplásticos, como el PMMAo el Plexiglas®, resultaron ser muy poco resistentes a la abrasióny fueron substituidos rápidamente por el CR39®. Sin embargo,a partir de los años 1995-2000, experimentaron un nuevoimpulso gracias al desarrollo del policarbonato y, másespecíficamente, del Airwear®.El policarbonato es un material relativamente viejo (aparecióhacia 1955) que no fue usado realmente en óptica oftálmicahasta los años 90. Gracias a las numerosas mejoras de las quefue objeto, en especial por su uso en la industria del discocompacto, ofrece una calidad óptica totalmente comparable ala del resto de materiales orgánicos. Desde el punto de vistaquímico, el policarbonato pertenece a la familia de lospolicarbonatos aromáticos. Es un polímero lineal de estructuraamorfa cuyo esqueleto carbonado está formado por unasucesión de secuencias de carbonato (-O-C=O-) y fenol (-C6H5OH). En la mayoría de los casos, se obtiene mediante lareacción química siguiente, denominada policondensación:

Figura 8: Resina termoplástica: molécula de policarbonato.

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El policarbonato presenta ventajas que lo hacen particularmenteinteresante para la óptica oftálmica: una excelente resistencia alos impactos (la más elevada de todos los materiales oftálmicos),un índice de refracción elevado (ne = 1,591 / nd = 1,586), unagran ligereza (densidad = 1,20), la posibilidad de ser retalladofino (hasta 1,0 mm en el centro de las lentes cóncavas), unaprotección eficaz frente a los rayos ultravioleta (gracias a unaditivo que ofrece un corte UV de 385 nm) y una gran resistenciaal calor (punto de ablandamiento, o de transición vítrea, Tgsuperior a 140 °C). Como todos los materiales orgánicos deíndice medio, el policarbonato es un material sensible al rayadoque debe llevar por fuerza un tratamiento endurecido. Suconstringencia es relativamente baja (νe = 31, νd = 31), peroesto no tiene consecuencias para la mayoría de lasprescripciones. Sus posibilidades de coloración y tratamientoson parecidas hoy en día a las del resto de materiales orgánicos.Como el policarbonato es por naturaleza difícil de tintar ensuperficie, la coloración se obtiene esencialmente porimpregnación de un barniz tintable aplicado en la superficieposterior de la lente o atacando con rayos UV la superficie parapermitir la difusión de colorantes en el material. El tratamientoantirreflejante se realiza de manera análoga al resto demateriales orgánicos.En cambio, el tallado y montaje de las lentes de policarbonatosí que es peculiar, ya que tiene que biselarse en seco, necesitaciclos adaptados y tienen que pulirse los cantos de las lentes.


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Figura 9: Resina termoendurecible de índice medio, ejemplosde la molécula a) de Ormex® b) de Ormil®.

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Resinas termoendurecibles:La mayoría de los materiales orgánicos de índice elevadodisponibles hoy en día son resinas termoendurecibles. Alprepararlas, los químicos se enfrentan a una ley física ineludibleque vincula el índice de refracción, la dispersión cromática y ladensidad del material. Por lo general, cuanto más elevado es elíndice, más fuerte es la dispersión cromática y más pesado es elmaterial. Por eso, a la hora de desarrollar nuevos materiales,los químicos buscan siempre la mejor combinación de estas trescaracterísticas, sin olvidar el resto de propiedades esenciales delmaterial, como la sensibilidad al calor, la tendencia a amarillear,la posibilidad de aplicar distintos tratamientos y la facilidad parabiselarlos, ranurarlos y perforarlos.

El índice de refracción de un material orgánico puedeaumentarse con cualquiera de las dos técnicas siguientes:

- modificando la estructura molecular del material inicial, porejemplo, al introducir estructuras aromáticas;

- añadiendo átomos pesados, como el azufre, en una moléculainicial. Cabe decir que la introducción de átomos de tipometálico o halógeno, técnica empleada en su día, ha dejado derealizarse porque provocaba un fuerte amarilleo de losmateriales.

Los primeros materiales orgánicos de índice elevado aparecieronen los años 80 y 90, y pertenecían a la familia de los alílicos. Elaumento del índice se obtenía añadiendo funciones cíclicas(grupos aromáticos de tipo bencénico) en el interior de unamolécula inicial de CR39®. Este proceso dio lugar a una familiade lentes de índice medio, n = 1,54 - 1,57, constringenciacomprendida entre 36 y 43 y densidad del orden de 1,20. Elmaterial Ormex® (ne = 1,561 / nd = 1,558, νe = 37 / νd = 37,d = 1,23) pertenece a esta categoría.

Como esta primera técnica sólo permitía aumentar el índice derefracción de forma limitada, los químicos se interesaron por lafamilia de los tiouretanos y por la química del azufre. Laasociación de funciones tiol y funciones isocianato permitió elnacimiento, a partir de los años 1990/2000, de materiales deíndice comprendido entre 1,58 y 1,61, con una constringenciaque variaba entre 30 y 40 y una densidad de 1,30 a 1,40. ElOrmil®, reemplazado más tarde por el Ormix®, y el Thin&Lite®1,60 son ejemplos de este tipo de materiales.


Orma®Ormix® /

Thin&Lite® 1,6

Stylis® /Thin&Lite®

1,67

Lineis® /Thin&Lite®

1,74

Carbono % 65 54 48 36

Oxígeno % 25 8 10 1

Azufre % - 7 8 -

Soufre % - 24 29 58

Hidrógeno % 10 7 5 5

Índice 1,5 1,6 1,67 1,74

Constringencia 58 41 32 33

Densidad 1,32 1,31 1,36 1,47

Tg (Temperatura detransición vítrea) 80°C 115°C 85°C 80°C

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En resumen, el aumento del índice de refracción de losmateriales orgánicos se obtiene básicamente introduciendoátomos de azufre en el interior de diferentes familias demoléculas. De esta manera, y tal como muestra la siguiente tablade composición química de los materiales, cuanto más elevadaes la proporción de azufre mayor es el índice de refracción delmaterial.La presencia de azufre en la composición de los materialesorgánicos de índice elevado explica el particular olor que sedesprende al biselar las lentes.

Figura 11: Composición química de los materiales orgánicos.

3. Los materiales orgánicos deíndice elevado (1,64 ≤ n < 1,74) ymuy elevado (n ≥ 1,74)

Para obtener un índice de refracción más elevado, mediante laquímica de los tiouretanos, se emplearon tioles más ricos enazufre asociados a funciones isocianato. De esta manera, elíndice de refracción pudo elevarse hasta 1,67, lo cual permitióel desarrollo del material Stylis®/Thin&Lite® 1,67. Cabe decir que, debido a su particular composición química, losmateriales resultantes de la química de los tiouretanos (Ormix®y Stylis® / Thin&Lite® 1,60 y 1,67) se adaptan especialmentebien al ranurado y a la perforación.

Finalmente, para elevar aún más el valor del índice de refracción,los químicos se interesaron por la química de los episulfuros, quepermiten introducir átomos de azufre en mayoresconcentraciones. Así, aparecieron los materiales de índice muyelevado (n ≥ 1,74), como el Lineis® / Thin&Lite® 1,74. Sinembargo, cabe decir que, aunque estos materiales permitenfabricar lentes extremadamente finas, son más sensibles al calor,se rompen más fácilmente y son más difíciles de tintar.

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Figura 10: Resinas termoendurecibles de índice elevado y muy elevado:a) Stylis® / Thin&Lite® 1,67b) Lineis® / Thin&Lite® 1,74

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El desarrollo de un nuevo material es complejo, ya que no debecentrarse únicamente en la optimización de las característicasbásicas (índice de refracción, constringencia y densidad), sinotambién en el control del resto de sus propiedadesfisicoquímicas, en particular, su capacidad para ser retallado(mediante retallado tradicional y retallado digital), convertidoen fotocromático, tintado, polarizado, tratado con procesosantirrayado y antirreflejantes y, finalmente, cortado, ranurado,perforado o muescado para ser montado. Huelga decir que,con el desarrollo de los conocimientos y los avances en química,los materiales están en un constante proceso de evolución yoptimización. De esta manera, los trabajos de investigación enóptica oftálmica se dedican en gran medida a la química de losmateriales, y los fabricantes de lentes oftálmicas están tanespecializados en química como en óptica.


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B Los materiales minerales Durante varios siglos, desde el origen de la óptica hastamediados del siglo XX, las lentes minerales fueron los únicosmateriales empleados en óptica oftálmica. En cuestión dedécadas, sin embargo, han sido destronados y substituidos porlos materiales orgánicos.

La lente mineral es un material sólido y amorfo (es decir, deestructura no periódica). Es duro y quebradizo a temperaturaambiente, y adquiere un estado viscoso a altas temperaturas. Seobtiene mediante la fusión, a unos 1500 °C, de una combinaciónde óxidos, como los de silicio (principal óxido empleado, ya querepresenta alrededor del 65% del material), calcio, sodio, potasio,plomo, bario, titanio, lantano, etc. La lente mineral no tiene unaestructura química regular y, por lo tanto, no tiene un punto defusión preciso en el que pase bruscamente de estado sólido aestado líquido. Además, con temperaturas elevadas, la lente sereblandece y pasa progresivamente de estado sólido a estadolíquido, pasando por un estado denominado "vítreo" que secaracteriza por la ausencia de cristales. Esta exclusivaparticularidad permite trabajar con el material en caliente y, porlo tanto, moldearlo. Desde el punto de vista de la óptica oftálmica,los materiales minerales presentan dos interesantes propiedades.Por un lado, transmiten la luz visible y, por otro, su superficiepuede pulirse para hacerla transparente y no difusora.

1. Los materiales mineralesestándar

El vidrio mineral de índice 1,5 es el material tradicional de laóptica oftálmica. Está formado en un 60-70% por óxido de silicioy, el resto, por componentes diversos, como óxido de calcio, desodio o de boro. El vidrio mineral de índice 1,6 es el materialmineral estándar. Su índice más elevado se obtiene añadiendo ala mezcla una proporción significativa de óxido de titanio.Por lo general, tendemos a clasificar los materiales minerales en2 categorías en función de su composición química:

- Los materiales sodocálcicos, que contienen proporcionesimportantes de sodio y calcio. Son materiales tradicionales enel mundo de la óptica. Su índice de refracción es un poco máselevado (ne = 1,525 / nd = 1,523) y su dispersión cromática esbaja (constringencia del orden de 60);

- Los borosilicatos, que contienen una gran cantidad de boro.Son materiales empleados para fabricar lentes fotocromáticas ylentes minerales de índice medio (ne = 1,604 / nd = 1,600)

2. Los materiales minerales coníndices altos

Los fabricantes de lentes han querido aumentar siempre el índicede refracción de los materiales para reducir el grosor de las lentes,pero manteniendo el cromatismo en niveles bajos. Para ello, seintroducen átomos de metales o de tierras raras (plomo, titanio,lantano, etc.) en la composición del material. De esta manera,aparecieron, hacia 1975, las lentes de titanio de índice 1,7 yconstringencia 41; posteriormente, alrededor de 1990, surgieronlas lentes de lantano de índice 1,8 y constringencia 34; y,finalmente, hacia 1995, aparecieron las lentes de columbio deíndice 1,9 y constringencia 30. Estos materiales permiten fabricarlentes más finas, pero sin reducir significativamente su peso.

El problema es que, al aumentar el índice, también aumenta ladensidad del material, por lo que, aunque la lente es másdelgada, acaba pesando lo mismo. Por consiguiente, una lentemineral, sea cual sea su índice, pesa por lo menos dos veces másque una lente orgánica. En cuanto al grosor, los nuevosmateriales orgánicos de índice muy elevado permiten fabricarlentes con una finura comparable a la de las clásicas lentesminerales de índice alto (n = 1,7). Sin embargo, paracorrecciones muy fuertes, los materiales minerales de índicemuy alto (n = 1,8 o n = 1,9) tienen una innegable ventaja demenor espesor respecto a las lentes orgánicas.


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Principios de fabricación de las lentesLa fabricación de las lentes oftálmicas se realiza de 2 maneras:

- Fabricación en “serie”, para producir en grandes cantidades las lentes acabadas más utilizadas (unifocales esféricas y asféricas) ypara producir lentes semiacabadas, es decir, lentes gruesas con la cara anterior acabada y cuya cara posterior se retallará al gusto delcliente (véase figura).

- Fabricación según “prescripción” • ya sea a partir de una lente semiacabada: la operación consiste en retallar la cara posterior según la corrección óptica del

usuario y aplicar a la lente los diferentes tratamientos superficiales (coloración, antirrayado, antirreflejante, antisuciedad, etc.).• ya sea mediante retallado directo de las 2 caras de la lente o mediante polimerización directa, seguida de las diferentes

operaciones de tratamiento de las superficies.

La fabricación en serie se realiza a gran escala en plantas de producción (alrededor de 2/3 de las lentes). Por su parte, la fabricación segúnprescripción se efectúa de forma individual en los laboratorios de acabado (1/3 de las lentes). El número de combinaciones posibles, a saber, de correcciones ópticas, Materiales y Tratamientos, es muy elevado (unos 5000 millonesaproximadamente). Ello hace que organizar la fabricación de las lentes sea algo muy complejo. Una de las grandes bazas de la industriade la óptica oftálmica es saber gestionar una cadena logística de producción muy compleja que permite fabricar lentes a medida a muygran escala, y es que, cada año, se producen en el mundo unos 1000 millones de lentes.

Figura 12: Principio general de la fabricación de lentes.

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TERMINADO SEMITERMINADO

RETALLADO

(COLORACIÓN)

BISELADO

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(COLORACIÓN) ANTIRAYADO ANTIRREFLEJANTE


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A) Principios de fabricación de las lentes orgánicas

Resinas termoendurecibles

Tomemos como ejemplo el CR39. La industria químicasuministra este monómero en forma líquida, que luego pasa porlas etapas de fabricación siguientes:

- Preparación del monómero: filtración, desgasificación yagregación de un catalizador y aditivos.

- Montaje de los moldes: están formados por dos mitades devidrio o metal que pueden montarse apoyadas sobre un anillo yapretadas con una pinza, o bien con cinta adhesiva.

- Llenado: el espacio vacío creado entre las dos mitades delmolde se rellena con el monómero líquido.

- Polimerización: los moldes rellenos se colocan en hornos yse someten a un ciclo de temperaturas durante varias horas(algunas materias se someten a radiaciones ultravioleta duranteunos minutos), lo cual provoca el endurecimiento progresivo dela resina.

- Desmoldado: se quitan la junta o la cinta y las mitades delmolde, y se saca la lente.Este procedimiento se emplea para fabricar lentes en serie, tantoacabadas como semiacabadas, ya que sólo varía la forma delmolde y la duración del proceso de polimerización. En general,el principio es el mismo para la mayoría de materiales orgánicostermoendurecibles empleados en óptica oftálmica.

1. Fabricación en “serie”

Como veremos a continuación, el método de fabricación varía considerablemente en función de si la resina empleada es termoendurecibleo termoplástica.

Resinas term oplásticas

Tomemos como ejemplo el policarbonato. El material básico yaes un polímero y se presenta en forma de granulado, cuya purezase ha adaptado a la industria de la óptica. Este granulado seablanda y se funde mediante calor, y luego se inyecta en moldescon la forma de las lentes. La tecnología consiste en fluidificar elmaterial mediante calentamiento e introducirlo en moldes demetal o cristal. Un tornillo de extrusión se encarga de plastificarel material en el cilindro de inyección y actúa al mismo tiempocomo pistón, empujando el material caliente por diversos canaleshasta la cavidad de los moldes. Tras inyectar el material, seespera hasta que se enfría. Luego, se desmoldan las lentes.Las operaciones del proceso de fabricación son las siguientes:

- Preparación del material: limpieza y secado del granuladocon aire caliente y carga en la prensa.

- Regulación de la prensa: preparación de los moldes, regulaciónde la presión del líquido, la temperatura del molde y el tiempode inyección y enfriamiento, y calentamiento del material (aunos 300 °C).

- Inyección: moldeado bajo presión del material fundido.- Enfriamiento: solidificación del material por conducción a

través de los moldes.- Desmoldado: se abre la prensa y el bloque de soporte de

los moldes.Esta tecnología permite fabricar lentes de cualquier geometríaen función de la forma de los moldes que se insertan en la prensade inyección. Estas lentes pueden presentarse como acabadas,y someterse a tratamientos tal cual, o como semiacabadas, yrequerir un posterior retallado de la cara posterior antes desometerse a los diferentes tratamientos de superficie.

Figura 13: Fabricación en serie de lentes orgánicas de resinatermoendurecible.

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Figura 14: Fabricación en serie de lentes orgánicas de resinatermoendurecible.

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2. Fabricación según “prescripción”

Retallado tradicional

El retallado tradicional, realizado en los laboratorios deprescripción (es decir, de acabado de las lentes) consiste enmecanizar la cara posterior de una lente semiacabada(previamente fabricada en serie) para darle la potenciarequerida. Dicho proceso comprende las etapas siguientes:

- Bloqueo y fijación de la lente semiacabada: protección dela cara mediante una película y colocación de una rueda demetal fundible (fijador) que servirá para sujetar la lente en lasetapas siguientes.

- Corte de la lente semiacabada según el diámetro deseadomediante fresado.

- Desbaste: consiste en el fresado en espiral de la cara posteriorde la lente. Al final de esta operación, la lente tiene su formacasi definitiva, pero su superficie sigue muy rugosa.

- Afinado mediante generación: es el mecanizado final de lasuperficie y se realiza en un torno y una herramienta cortante(tradicionalmente, esta operación se realizaba mediante friccióncon una herramienta de forma cubierta con una almohadillaabrasiva). Tras el afinado, la lente posee exactamente el grosory la curvatura deseados. Aunque esté lisa, en esta etapa lasuperficie todavía no está pulida.

- Pulido: mediante fricción con una herramienta de forma,que es un duplicado de la cara posterior de la lente, cubiertacon un fieltro y rociada con un líquido para pulir que contieneun abrasivo muy fino. Esta operación le da a la lente sutransparencia definitiva.

El retallado tradicional, utilizado desde hace muchos años,requiere muchas herramientas y únicamente permite crearsuperficies posteriores con geometrías simples, ya sean esféricaso tóricas.

Figura 15 a: Retallado tradicional - Desbaste.

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Figura 15 b: Retallado tradicional - Afinado.

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Figura 15 c: Retallado tradicional - Pulido.

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Retallado digital

El retallado digital (o directo), desarrollado recientemente, seemplea básicamente para realizar superficies posteriorescomplejas, aunque también puede usarse para realizarsuperficies simples. El procedimiento consiste en mecanizar lasuperficie posterior de la lente mediante un proceso "punto porpunto" y con ayuda de una máquina digital que guía lasposiciones relativas de la lente y la herramienta, en tresdimensiones y con una precisión extrema. En comparación con el retallado tradicional descrito anteriormente:

- Se repiten exactamente las operaciones de bloqueo y cortede la lente semiacabada.

- La mecanización se divide en dos partes: el desbaste, realizadomediante fresado de la misma manera que con el retalladotradicional, y el acabado, realizado en un torno por medio de unaherramienta específica de diamante (véase figura 16a). Estasoperaciones, realizadas todas en una misma máquina con dosherramientas diferentes, siguen principios similares a los aplicadosen el retallado tradicional. En cambio, en la etapa de acabado secontrola la posición de la lente y se utiliza una herramienta másprecisa que recurre a la calidad de corte del diamante, lo cualpermite obtener al mismo tiempo una excelente geometría de lasuperficie posterior y una superficie casi transparente.

- Como en el retallado tradicional, el pulido se realiza mediantefricción de la lente con una superficie suave rociada con un líquidoabrasivo muy fino, pero se utilizan herramientas específicas delretallado digital rígidas y flexibles (véase figura 16b). Estasherramientas permiten pulir la superficie sin deformarla, es decir,la hacen perfectamente transparente respetando la geometríaobtenida en la operación de acabado.

Figura 16 a: Retallado digital - Mecanizado (acabado).

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Figura 16 b: Retallado digital - Pulido.

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Una vez realizada la operación de retallado, la lente podrásometerse entonces a las operaciones de tratamiento de sussuperficies, que abordaremos más adelante.

El retallado digital, de aplicación reciente en la fabricaciónsegún prescripción, ofrece inmensas posibilidades derealización para superficies ópticas complejas. Permite unaoptimización óptica de las lentes para cada prescripción y unapersonalización cada vez mayor de las lentes según lasnecesidades individuales de los usuarios: por ejemplo,teniendo en cuenta las características de la montura, laposición del centro de rotación del ojo, el comportamientoojo-cabeza, etc. Para la óptica oftálmica, esto representa uncampo de investigación enorme y abre una gran puerta anuevos desarrollos. En este sentido, cabe decir que no es el mero uso de latecnología de retallado digital la que consigue que la lentetenga mejores prestaciones, sino la pertinencia y la precisiónde uso obtenidos con esta nueva tecnología. En otraspalabras, no basta con que una lente se fabrique con retalladodigital para que sea de mejor calidad; al contrario, un diseñoóptico o un proceso mal controlado pueden derivar endiseños ópticos de mala calidad a pesar del uso de esta nuevatecnología.


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B) Principios de fabricación de las lentes mineralesSea cual sea el tipo de material, la fabricación de una lente mineral consisteen retallar las caras anterior y posterior de un disco de vidrio mineralsuministrado por la industria del vidrio. Este disco se fabrica moldeandoel vidrio cuando todavía está incandescente tras salir del horno en el quese ha realizado la fusión de sus diversos componentes. Se presenta enforma de un vidrio muy grueso con superficies irregulares, pero unacomposición interna perfectamente homogénea. Posteriormente, seretallan sus caras anterior y posterior para obtener la lente.El retallado de cada una de las caras de la lente se divide en tresfases distintas:

- Fase 1: el desbaste consiste en mecanizar la lente con unaherramienta diamantada para darle su grosor y su curvatura. Trasel desbaste, la lente tiene ya su forma definitiva, pero todavíapresenta una superficie rugosa y translúcida.

- Fase 2: el afinado consiste en afinar el grano de la superficiede la lente sin modificar su radio de curvatura. Para ello, la lente,

bien sujeta, se pone en contacto con una herramienta de forma,cubierta con una almohadilla abrasiva, que tiene una curvaturaexactamente igual a la de la lente tratada. La lente y laherramienta se rocían con una mezcla abrasiva y lubricante. Alfinal de la operación, que dura varios minutos, la lente tieneexactamente el grosor y la curvatura deseados, pero su superficietodavía no es transparente.

- Fase 3: el pulido es la operación de acabado que le aportaa la lente su transparencia definitiva. Es una operación similar ala anterior, con el uso de una pulidora flexible cubierta con unfieltro y una solución abrasiva de grano muy fino.Industrialmente, el retallado de las caras anteriores de las lentesminerales (del tipo que sean: esféricas, asféricas, bifocales oprogresivas) se realiza en serie, mientras que el retallado de lascaras posteriores se puede realizar en serie o de forma individual,según la demanda.

Figura 17: Fabricación de lentes minerales.

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Una vez que la lente tiene la geometría deseada, se aplican los tratamientos, de los que hablaremos más adelante.


2.Transparencia y durabilidad

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Para garantizar una corrección óptica excelente, una lente oftálmica tiene que ser totalmente transparente y no perder esta propiedad conel tiempo. Pero, aquí, surgen dos factores contrapuestos: por un lado están los efectos ópticos naturales de la reflexión, la absorción, ladispersión, la difracción y la difusión de la luz y, por otro, están los efectos del uso y del tiempo, es decir, los arañazos, la suciedad, el polvoy el envejecimiento de los materiales. Para luchar contra estos factores naturales enfrentados, se han estudiado muchas soluciones técnicas,que se han ido incorporando como características intrínsecas de los materiales o como tratamientos específicos. En esta segunda parte,abordamos este tema.

El color de una lente viene determinado por la composicióncromática de la luz que transmite. Si deja pasar de la mismamanera todos los colores del espectro visible, la lente es blanca.En caso contrario, la lente adquiere el color complementario dela luz que no transmite. Por ejemplo, cuando la lente absorbelas radiaciones azules, el material adquiere un tono amarillo.Esto es lo que ocurre precisamente cuando queremos que unmaterial absorba mejor la luz ultravioleta. Para solventar esto,se puede añadir un ligero tinte de color (marrón en eltratamiento UVX®), o se pueden incorporar a la composiciónquímica del material agentes azulantes, una especie decolorantes azulados destinados a compensar el matiz amarillo(como es el caso de los materiales orgánicos de altos índices).

Todos los materiales orgánicos son sensibles a la luz y tienden aamarillear con el paso del tiempo. De hecho, según su estructuraquímica, interactúan con las radiaciones ultravioleta y visibles ycon el oxígeno en una reacción que se conoce con el nombre defotooxidación: la estructura del material se ve modificada, losgrupos químicos absorben más la luz azul y el material empiezaa amarillear. Así, cuanto más se expone una lente a la luz solary, por tanto, a los rayos ultravioleta, más deprisa amarillea. Estefenómeno es más patente en los materiales con altos índices,que, debido a la química del azufre, poseen una mayor afinidadpor el oxígeno y una mayor tendencia a la oxidación. Losagentes azulantes incorporados en la composición de losmateriales sirven para retrasar este fenómeno de envejecimientonatural.

Hay que tener en cuenta que el tratamiento de resistencia alarañazo que se aplica en las superficies del cristal orgánico noinfluye prácticamente en el color del material. Como su grosores menor, no amarillea, pero tampoco protege al material frentea los cambios de color. En cambio, el tratamiento antirreflejantees un factor de protección contra el amarilleo, no porque eliminelas radiaciones ultravioletas, sino porque actúa como barreracontra la difusión del oxígeno dentro del material. Por lo tanto,una lente con tratamiento antirreflejante tiende menos aamarillear que una lente sin tratamiento.

A Color del material

Para evaluar correctamente el color…

Para determinar el color de una lente, se suele observar latransmisión de la luz delante de una hoja de papel blanco,aunque esta técnica puede resultar engañosa. A menudo, elpapel contiene agentes blanqueantes fluorescentes, es decir, queabsorben la luz ultravioleta y la devuelven en el espectro visible.Estos agentes sirven para resaltar los tonos azules y dar al papelun aspecto más blanco. Al colocar la lente en contacto con lahoja, se elimina el efecto blanqueante de los rayos ultravioleta yvemos como, inevitablemente, la lente, o más bien dicho, elpapel, amarillea. Así sólo se demuestran las cualidades deabsorción de los UV que tiene el material y corremos el riesgode interpretar mal este fenómeno y confundirlo con una falsacarencia de transparencia, cuando en realidad es una cualidadde filtración. Por si aún no lo vemos claro, basta con alejar la lentedel papel para comprobar cómo éste recupera toda su blancura. En la práctica, la mejor manera de determinar el color de unalente es observar, por transmisión, una hoja de papel blanco sinagentes blanqueantes. La observación tiene que realizarse através de la parte central de la lente, a una distancia de 10 a 20cm y con iluminación blanca. Además, de vez en cuando hay quecambiar la hoja de papel para asegurarnos de que no amarillee.


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1. El cromatismo en las lentesoftálmicas

La variación del índice de refracción con la longitud de onda dela luz es responsable del fenómeno de la dispersión cromáticade la luz blanca cuando se produce la refracción. Como el índicede refracción es mayor para las longitudes de onda cortas, seproduce una propagación de la refracción de la luz visible delrojo hacia el azul.La dispersión cromática es una característica importante para laóptica oftálmica, pero no tanto como para la ópticainstrumental. De hecho, el propio ojo humano se ve muyafectado por el cromatismo.El cromatismo ocurre en todas las lentes. Se consideradespreciable en el centro, dado que la aberración cromáticalongitudinal de la lente es pequeña comparada con la del ojo.En cambio, el cromatismo puede hacerse muy patente cuandoel ojo mira hacia las zonas excéntricas de la lente, ya que laaberración cromática transversal de la lente (o TCA, deTransverse Chromatic Aberration) crea imágenes de coloresmúltiples y desplazadas unas respecto de las otras. El usuariode las lentes puede percibir estas imágenes como una irisaciónde colores alrededor de los objetos (ver figura).

Para cuantificar el cromatismo transversal en cualquier punto deuna lente, se utiliza la relación TCA = D / ν, de la desviación Dde los rayos en este punto (expresada en minutos de arco odioptrías prismáticas) y de la constringencia ν del materialutilizado. Con una desviación D para una lente unifocal, segúnla aproximación de Prentice, igual a h x P, donde h es la distanciaque separa el punto de la lente del centro óptico y P es lapotencia de la lente, resulta que TCA = h x P / ν. Así, vemos queel cromatismo transversal depende de 3 factores: laexcentricidad de la vista del usuario, la potencia de la lente y laconstringencia del material.

B Cromatismo del material

Figura 18: Aberración cromática longitudinal y transversal.

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Constringencia o número de Abbe – definición:Para caracterizar el poder de dispersión de un material, se utilizauna cantidad llamada constringencia o número de Abbe(definido por Ernst Abbe, físico e industrial Alemán, 1840-1905)que se representa con la letra griega ν. Es un númeroinversamente proporcional a la dispersión cromática del materialy que responde a una definición algo diferente según el país,dependiendo de las longitudes de onda escogidas para sudefinición.

En la práctica, los valores de la constringencia νe y νd difierenmuy poco. De hecho, sólo es diferente el primer decimal. Laconstringencia varía en óptica oftálmica entre 60, para losmateriales menos dispersivos, y 30 para los más dispersivos. Engeneral, cuanto mayor es el índice de refracción de un material,mayor es su dispersión cromática y, por ende, menor es suconstringencia (ver cuadro de los materiales).

en Europa y en Japón: νe

donde ne : índice para λe = 546,07 nm

((raya verde del mercurio)nF’ : índice para λF’ = 479,99 nm

(raya azul del cadmio)nC’ : índice para λC’ = 643,85 nm

(raya roja del cadmio)

En los países anglosajones νd

donde nd : índice para λe = 587,56 nm

(raya amarilla del helio)nF : índice para λF = 486,13 nm

(raya azul del hidrógeno)nC : índice para λC = 656,27 nm

(raya roja del hidrógeno)

ne – 1nF’ – nC’

νe =nd – 1nF – nC

νd =


1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00

80

70

60

50

40

30

20

10

0

ν=42

ν=37

ν=32

ν=30

Potencia de la lente (dioptrías)

Excentricidad de la dirección de mirada (grados)

1 2 3 4 5 6

6055504540353025201510

50

ν=58

ν=42

ν=37

ν=32

ν=30

Potencia de la lente (dioptrías)

Excentricidad de la dirección de mirada (grados)

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2. Efectos del cromatismo en la visión

Entre los efectos del cromatismo en la visión, es importantediferenciar dos tipos: por un lado, su percepción por parte delusuario y, por otra, su efecto en la agudeza visual.

- La percepción del cromatismo es muy subjetiva y cambia de unapersona a otra: de media, se produce con un nivel de cromatismo de2,5 minutos de arco, es decir, el producido por un prisma plano deCR39® (ν= 58-59) de unas 4 dioptrías prismáticas (Δ).

- El efecto del cromatismo en la agudeza visual, por ejemplo, lapérdida de legibilidad de una línea en una escala de agudeza aintervalos de 0,1 LogMAR, requiere un cromatismo 3 vecessuperior, o sea, de unos 7,5 minutos de arco o, lo que es lo mismo,el cromatismo producido por un prisma plano de CR39® deaproximadamente 12,5 Δ.

Asimismo, dado que el cromatismo sólo es perceptible cuando losojos apuntan a direcciones excéntricas, es importante considerarla zona de la lente que realmente utiliza el ojo en visión foveal. Eneste sentido, la coordinación de los movimientos de los ojos y dela cabeza del usuario tiene un papel primordial, ya que determinaen todo momento la posición de la línea de visión en la lente.Cualquier movimiento de la cabeza provoca, generalmente, uncentrado del ojo y reduce la zona de la lente que realmente explorala mirada. Las mediciones han demostrado que el 80% de lasfijaciones oculares se producen en un ángulo de ±15° a 20° y el100% en un ángulo de ±30°. Así que, a efectos prácticos, elcromatismo sólo puede influir en la visión en esta zona central dela lente, de unos 15 mm de radio alrededor del centro óptico.

De acuerdo con la ley de Prentice, estos umbrales se puedentraducir en excentricidades de la mirada en función de la potenciade la lente y para diferentes valores de constringencia:

- en la figura 19 a), relativa a la percepción de las irisaciones,podemos ver que, por ejemplo, para una lente de potencia 4,00 Drealizada con un material clásico de constringencia 58, elcromatismo se empieza a percibir a partir de una rotación del ojode 20°. Por un lado, observamos que no se percibe cromatismoen la parte central de la lente y, por otro lado, vemos que, con unmaterial de baja constringencia, se necesita una lente con unapotencia superior a 2,50 D para que, al girar el ojo 20°, el usuarioperciba irisaciones de colores. Cabe destacar que, a este nivel decromatismo, la agudeza visual no se ve afectada significativamente.

- En la figura 19 b), relativa al efecto sobre la agudeza visual,observamos que, en un ángulo de rotación del ojo de ±20°, lapotencia de la lente tiene que ser superior a 7,00 D con un materialde constringencia baja (caso más extremo) para que la agudeza visualse vea afectada. Por consiguiente, resulta que los efectos delcromatismo se manifiestan más en el exterior de las zonas exploradaspor el ojo en visión foveal y que, por tanto, la mayoría de las vecesesto no afecta de manera significativa a la agudeza visual.

Así pues, se comprueba que el cromatismo sólo tiene unainfluencia limitada en el rendimiento visual y no tiene mayoresconsecuencias para la mayoría de los usuarios. Sólo se percibeun efecto real en la zona periférica de las lentes con altasgraduaciones hechas de materiales muy dispersivos. A causa delas desviaciones ópticas naturales, este efecto es más perceptibleen el caso de los hipermétropes que en el de los miopes, ya quelos desplazamientos de la mirada son más exagerados. Tambiénes más perceptible en el caso de los présbitas, que utilizan lentesprogresivas, cuando bajan la vista para ver de cerca.

Figura 19: Efecto del cromatismo en la visión.a) Umbral de percepción de las irisaciones de colores.b) Umbral del efecto sobre la agudeza visual.

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Para remediar este problema, los químicos intentandesarrollar materiales con poco cromatismo y, por tanto, conmucha constringencia. Desgraciadamente, su margen demaniobra está relativamente limitado y, siempre que seaumenta el índice de refracción de un material, generalmentetambién se incrementa su cromatismo. En la práctica, sólo sepueden paliar los efectos hasta cierto punto, por lo que elusuario tendrá que acostumbrarse a un cierto nivel decromatismo en las lentes. Por último, cabe decir que el cromatismo es un fenómeno queestá presente siempre en las lentes y que se suma a los demásdefectos ópticos existentes, como las aberraciones causadaspor defectos de potencia o de astigmatismo de los hacesoblicuos, o como los reflejos parásitos. Así pues, hay queevitar la acumulación de defectos ópticos asegurándose deque las superficies son perfectamente asféricas y aplicandosistemáticamente tratamientos antirreflejantes.


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Entre los enemigos más habituales de una lente oftálmica, lasrayas son, quizá, el más temible. De manera general, se puedendividir en dos tipos:

- las rayas finas, que son resultado de la abrasión por elfrotamiento de pequeñas partículas sobre las dos caras de lalente. Son, por ejemplo, las rayas producidas al limpiar la lente.Tienden a aumentar la difusión de la luz por las superficies de lalente y crean una sensación de desenfoque difuso.

- las rayas gruesas, causadas por la fricción de partículasgrandes o por el contacto con objetos diversos. En este caso, lasuperficie está realmente erosionada y, ópticamente, esto actúacomo las líneas de una red de difracción. El usuario experimentauna borrosidad marcada justo en el lugar donde se encuentra laraya, algo muy visible y molesto.

Para evitar la aparición de rayas y mantener sus cualidadesoriginales, se intenta aumentar la resistencia al rayado de laslentes orgánicas mediante un tratamiento específico deendurecimiento de sus superficies. Este tratamiento consiste enaplicar en las caras de la lente una fina capa de una sustanciamás dura y más resistente a las agresiones que el material quehay debajo. La principal función de este tratamiento es mejorarla resistencia al rayado, pero también permite y favorece laaplicación posterior de tratamientos antirreflejantes de buenacalidad.

A continuación se detalla el principio y la aplicación de estetratamiento antirrayado.

C Tratamiento de resistencia al arañazo

Figura 20 : Diferentes tipos de rayas: rayas finas y rayasgruesas

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Difusión y difracción de la luz – definiciones:

Difusión de la luz:La difusión es un fenómeno que consiste en la reemisión de laluz en todas direcciones con la misma intensidad. Se produceen la superficie de cualquier cuerpo y dentro de los materialestransparentes. Es lo que permite al ojo percibir los objetos ydeterminar su color. En una lente oftálmica, la difusión superficial, en teoría, noexiste, ya que el retallado de la lente y, más concretamente, supulido, sirve para eliminarla. En cambio, aparece cuando seacumula contaminación externa o grasa en sus superficies ocuando la superficie presenta rayas finas. La difusión en el grosor de la lente también es muy limitada. Enalgunos casos, puede conferir al cristal un aspecto amarillentoo lechoso. A pesar de todo, la cantidad de luz difundida por unalente oftálmica sigue siendo muy escasa y se suele considerardespreciable.

Difracción de la luz:La difracción es un fenómeno que consiste en la modificaciónde la dirección de propagación de las ondas lumínicas que seproduce cuando éstas tropiezan con obstáculos de pequeñasdimensiones (del orden de algunas veces la longitud de la ondaen cuestión). La luz se reemite en una o varias direccionesconcretas y con una intensidad que la hace visible.La difracción no carece de importancia en la óptica oftálmica,ya que delata posibles irregularidades de la superficie de laslentes y, más concretamente, rayas causadas por el uso.


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1. Principio del tratamiento deresistencia al arañazo:Proteger las superficies de una lente oftálmica contra el rayadoconsiste en combatir de manera eficaz tanto las rayas finasprovocadas al limpiar la lente como las rayas gruesas causadaspor el contacto con objetos. Así pues, la solución tiene que serdoble: por un lado, una mayor dureza de la superficie paraprotegerla de las agresiones de las partículas finas y, por otro,una gran flexibilidad para amortiguar la agresión de laspartículas de mayor tamaño.

Una de las soluciones eficaces que se ha encontrado para elproblema del rayado es aplicar en la superficie de las lentes unaspelículas de nanocompuestos (ver historia más abajo), llamadosde esta manera porque están formados por elementos orgánicose inorgánicos mediante la integración de partículas minerales detamaño nanométrico en una matriz orgánica. Estos barnicesresuelven el problema del rayado gracias a su doble función:resistencia a las rayas finas debido a la dureza de su parteinorgánica y resistencia a las rayas gruesas debido a laflexibilidad que les confiere su parte orgánica.

Además, este tipo de tratamiento se ha hecho necesario pararesolver, en particular, el problema de las lentes con tratamientoantirreflejante, que consiste en aplicar, encima del tratamientode resistencia al arañazo, otras capas muy finas de elementospuramente minerales y, por tanto, muy duros y quebradizos.Entonces, el papel del tratamiento de resistencia al arañazo esel de compensar el desequilibrio entre las propiedadesmecánicas de los materiales de base orgánica y las de las capasfinas inorgánicas del tratamiento antirreflejante, intercalandoentre estas dos capas una capa con unas propiedadesintermedias. La estructura original de los nanocompuestos, concaracterísticas tanto orgánicas como inorgánicas, garantiza unatransición mecánica, con una especie de efecto amortiguador,entre la capa antirreflejante y el substrato de la lente. Ésta esuna de las características fundamentales del tratamiento Crizal®.

Para reforzar aún más el efecto amortiguador, se intercala otracapa con propiedades mecánicas intermedias entre eltratamiento de resistencia al arañazo y el tratamientoantirreflejante. Esta capa, llamada “Scratch Resistance Booster”,garantiza una perfecta continuidad de la estructura de la lente,desde su núcleo blando orgánico hasta el fino caparazóninorgánico de su tratamiento antirreflejante. De esta manera,gracias a la continuidad y a la interpenetración de las diferentescapas, se mejora considerablemente la resistencia al rayado dela lente. La incorporación de esta capa adicional es una de laspeculiaridades del tratamiento Crizal Forte®.

Figura 21: Principio del tratamiento de resistencia al arañazo:a) Rayas finasb) Rayas gruesas.

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Figura 22 : Tratamiento antirayado y tratamiento antireflejante:a) Tratatmiento clásicob) Tratamiento con “Scratch resistance Booster”.

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2. Aplicación de los tratamientos deresistencia al arañazo

El tratamiento de resistencia al arañazo de las lentes orgánicasconsiste en aplicar una capa de 3 a 5 micras de grosor sobre lasdos superficies de la lente. Esto se puede realizar mediante dostécnicas distintas: la inmersión o la centrifugación.

Recubrimiento por inmersión (dip coating):Es un procedimiento en el que las lentes reciben una capa detratamiento simultáneamente en las dos caras. Primero selimpian las lentes y se preparan para aplicar el barniz endiferentes baños de ultrasonidos. Luego, se sumergen en unbaño de recubrimiento líquido y viscoso de donde se sacan auna velocidad constante para controlar exactamente el grosorde la capa (ver figura 23). A continuación, se polimeriza elrecubrimiento, es decir, se endurece, cociéndolo a unatemperatura cercana a los 100 °C. Así se transforma en unacapa sólida y dura que confiere a la lente un revestimiento máso menos resistente al rayado en función de la composición y delgrosor. Todas estas operaciones se realizan en una atmósfera limpia(sala blanca) con temperatura e higrometría controladas.

Figura 23: Principio del barnizado por inmersión.

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Recubrimiento por centrifugación (spin coating):Este procedimiento consiste en colocar la lente en un soporteque gira a una velocidad controlada y aplicar en el centro unagota de tratamiento líquido que, al repartirse por acción de lafuerza centrífuga, crea en la lente un revestimiento uniforme. Acontinuación, se polimeriza el barniz, ya sea mediante cocciónen un horno o por exposición a radiación ultravioleta. Este procedimiento, en el que las caras de la lente se tratan porseparado, es más adecuado para tiradas de producciónpequeñas. Las propiedades de resistencia al arañazo de losrevestimientos aplicados con esta técnica son bastante pobrescuando la polimerización se realiza con rayos UV.

Figura 24: Principio del recubrimiento por centrifugación.

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El uso de los tratamientos de resistencia al arañazo en laslentes orgánicas se ha generalizado. Más de dos tercios de laslentes orgánicas ya llevan este tipo de tratamiento. Lavoluntad, cada vez mayor, de proteger la inversión querepresentan las lentes para los usuarios y el uso, cada vez másfrecuente, de materiales con índices altos, en los que este tipode tratamiento es imprescindible y sistemático, no hacen másque fomentar su aplicación. Los tratamientos de resistencia alarañazo ya no se consideran opcionales, sino que se incluyende serie en todas las lentes orgánicas.


Χ R'

σ

Presión

Deformación

MINERAL

ORGÁNICO

R

R

R= Punto de rotura

Dominio elástico

R'= Punto de rotura

σ

Χ'

R'

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Características del fenómeno de la abrasión

Para comprender mejor los tratamientos que se aplican paramejorar la resistencia de las lentes, hay que entender bien elfenómeno de la abrasión. Éste puede describirse considerandouna partícula abrasiva como si fuera una punta que ejercelocalmente una presión en la superficie de la lente. Estasuperficie reacciona a la presión en función de sus característicasmecánicas. Cuando se suprime esta presión, queda una huella,de forma variable, que es el resultado de la interacción entre lapartícula abrasiva y la superficie de la lente. Esta huella dependede dos factores: la dureza y la capacidad de deformación delmaterial. A título ilustrativo, si aplicamos una punta abrasiva,con una presión idéntica, sobre diferentes materiales, éstosreaccionarán de formas distintas:

- un bloque de goma se deformará de manera totalmente elásticay volverá a su estado inicial al retirar la punta, sin dejar ningunahuella;

- un bloque de vidrio mineral se deformará muy poco y luegose fracturará si la presión supera un determinado umbral,dejando una huella muy visible;

- un bloque de aluminio se deformará por fluencia del materialy la huella tendrá la forma de la deformación máxima producida.Podemos hablar entonces una "ley de comportamiento" propiade cada material. Los técnicos suelen representarla con unagráfica en cuyo eje de abscisas figura el % de deformación y, enel de ordenadas, el valor de la presión (σ, en pascales). Paracualquier material, la ley de comportamiento está representadapor una curva que parte de 0 y que acaba en un punto R, dondese produce la rotura. σR es la presión y XR la deformación, ambasen el momento de la rotura. En la figura se representan las leyesde comportamiento típicas de una lente mineral y de una lenteorgánica (CR39®). Podemos ver:

- que la lente mineral presenta una fractura, por el efecto deuna presión relativamente elevada, pero sin experimentar unagran deformación, y a la inversa,

- que el polímero se raya, como consecuencia de la rotura,a presiones claramente inferiores que las que soporta la lentemineral y que, por debajo de su umbral de deformación a rotura,puede sufrir una deformación permanente importante, sin roturani astillas. Para determinar la protección endurecedora que se puedeaplicar, es fundamental conocer el comportamiento de cadamaterial.

Figura 25: Ley de comportamiento de una lente mineral y deuna lente orgánica.

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Histórica de los tratamientos antirrayado

El problema de la resistencia al rayado ha existido desde laaparición de las lentes orgánicas. Con el tiempo, se han idoprobando diferentes soluciones, que han permitido superar unode los principales obstáculos al desarrollo de las lentes orgánicase introducir materiales con índices más altos. A continuación,explicaremos brevemente su historia.

La primera generación de tratamientos de resistencia al arañazo(que aparecieron hacia 1970) se basaba solamente en el conceptode dureza y consistía en aplicar, por evaporación en vacío, unrevestimiento mineral, hecho de sílice, sobre las superficies de unalente orgánica. Este tratamiento, a menudo llamado quartzage, eraeficaz contra las rayas finas, pero se rompía ante agresiones fuertesy no resolvía el problema de las rayas gruesas.

Esta primera generación vino seguida (desde 1975) por laaplicación de capas de materiales orgánicos con una durezamayor y más capaces de deformarse sin romperse. Estorepresentó la llegada de los primeros tratamientosendurecedores, compuestos polisiloxanos o acrílicos, queconstituyeron la segunda generación de tratamientos. Herederosde la química de las siliconas, donde los átomos de carbono sesustituyen por átomos de silicio, los tratamientos polisiloxanosconstituían un puente entre los materiales orgánicos y losinorgánicos, ya que la presencia de silicio confería a la superficiela dureza necesaria para resistir las rayas finas y la existencia decadenas largas de hidrocarburos aportaba la elasticidadnecesaria para resistir las agresiones fuertes. Sin embargo, estostratamientos no resultaban un soporte mecánico lo bastanterígido como para servir adecuadamente de base para aplicar eltratamiento antirreflejante.

Figura 26: Principio del “Quartzage”:a) Rayas finasb) Rayas gruesas.

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Figura 27: Principio de los tratamientos clásicos: estructura organosilícea.

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Una década más tarde, la resolución del problema particular queplanteaban las lentes antirreflejantes dio origen a una tercerageneración de revestimientos endurecedores: los nanocompuestos.La idea era compensar la diferencia entre las propiedadesmecánicas de los polímeros orgánicos y las de las capasdelgadas inorgánicas antirreflejantes para crear una estructura máshomogénea y flexible. Los tratamientos con nanocompuestos,consistentes en una matriz orgánica en la que se dispersannanopartículas inorgánicas, podían contener hasta casi un 50 %de sílice y, gracias a ello, presentaban una rigidez mayor que lade los tratamientos con polisiloxanos. Además, el tamañonanométrico de estas partículas (de 10 a 20 nm) eliminaba elriesgo de difusión de la luz y garantizaba una transparenciaperfecta. Al mismo tiempo que resolvían el problema de lostratamientos antirreflejantes, aportaron una solución real alproblema del rayado gracias a la resistencia a las rayas finas quetiene su componente inorgánico y a la resistencia a las rayasgruesas que tiene su componente orgánico.

El quartzage hizo de nuevo aparición en el mercado (hacia losaños 1990) como una respuesta más al desafío concreto queplanteaba la protección de las lentes con tratamientosantirreflejantes. La idea consistía en aplicar sobre el polímerouna capa inorgánica gruesa y dura que sirviera de base altratamiento antirreflejante. La resistencia a las agresiones levesera buena, pero la capa se rompía ante las agresiones fuertes yel comportamiento global no resultaba satisfactorio.

La polimerización por plasma, en sus diversas variantes, fue unintento más de hacer frente al problema del rayado. Latecnología consiste en crear un plasma en una cámara de vacío,es decir, una descarga eléctrica en un gas a baja presión, eintroducir un monómero gaseoso rico en siloxanos. Éste últimose polimeriza gracias a la energía proporcionada por el plasmay, por condensación, forma una película sólida sobre las lentesque hay en el interior de la cámara. Sin embargo, esteprocedimiento no terminó de desarrollarse porque era muy caro,la técnica de fabricación era muy difícil de controlar y, además,adolecía del defecto de amplificar las irregularidades de lasuperficie de las lentes.

Al final, los tratamientos con nanocompuestos resultaron lamejor alternativa para aumentar la resistencia al rayado de laslentes orgánicas y su uso se generalizó.

Medición y control de la resistencia a laabrasión

La medición de la resistencia a la abrasión de las lentes esfundamental para poderla controlar. Debe poderse hacer de unamanera rápida y sencilla, y los resultados tienen que ser fácilesde interpretar. Los fabricantes han desarrollado métodos deprueba que consisten en someter las lentes a simulaciones deabrasión o de rayado utilizando muestras representativas de unlote de fabricación. Éstas son algunas de las pruebas másutilizadas:

- Test Bayer: se mueve la lente con un movimiento alternativoen un recipiente con un polvo abrasivo (arena o alúmina) conuna granulometría definida. Entonces, se compara el valor de ladifusión de la luz de la lente con una lente de referencia que sirvepara calcular la abrasión producida.

- Test del abrasímetro: una cinta con finas partículas abrasivasincrustadas (carborundo, por ejemplo) pasa una determinadacantidad de veces, bajo una carga dada, por encima de la lentede muestra. Entonces, se compara la luz difundida entransmisión con la de una lente de referencia.

- Test de la lana de acero: existen varias maneras de frotar,de forma mecánica y reproducible o manual y demostrativa, unalente con un taco de lana de acero fina. Se comparan las lentesde muestra con la de referencia, ya sea visualmente o con laayuda de un aparato normalizado para medir la difusión.

Figura 28: Medición de la resistencia a la abrasión: el test Bayer.

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Los reflejos parásitos de la luz sobre las superficies de la lentepueden ser de diversos tipos: reflejos en la cara anterior, reflejosen la cara posterior y reflejos internos. La consecuencia de todosellos es una reducción de la transmisión de la lente y reflejos nodeseados, que resultan molestos para el usuario y pocoestéticos para el observador. A continuación, detallamos los efectos de los diferentes tipos dereflejos y las soluciones que han proporcionado los tratamientosantirreflejantes.

1. Diferentes tipos de reflejos y susefectos

a. Reflexión en la cara anterior y reflexión internaen la cara posteriorSimultáneamente al fenómeno de la refracción de la luz a travésde cada superficie de la lente (que da lugar al efecto correctorde la lente), se produce un fenómeno de reflexión de la luz encada una de sus caras. En primer lugar en la cara anterior de lalente, pero también en la cara posterior, después de haberatravesado todo el grosor de la lente. Estos reflejos reducen laintensidad de luz transmitida por la lente.La intensidad de la luz reflejada es mayor cuanto más elevadoes el índice de refracción del material. Su magnitud se puedecalcular para cada cara según el coeficiente de reflexión

R = n – 1

n + 1

Así pues, la cantidad total de luz perdida por reflexión alatravesar las dos caras de una lente es:

Si consideramos que el índice de las lentes más habituales esde n = 1,6, tenemos que la cantidad de luz perdida porreflexión ronda, de media, el 10% del flujo luminoso incidente.Por ello, se hace necesario aplicar tratamientos antirreflejantesa las lentes con índices de refracción elevados, ya que la pérdidade luz puede alcanzar el 15 o el 20%. Con un tratamiento antirreflejante, se puede reducir laproporción de luz reflejada, y por tanto perdida, a menos del1% (ver más abajo).

D Tratamiento antirreflejante

Índice 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9

Luz total reflejada 7,8 % 10,4 % 12,3 % 15,7 % 18,3 %©

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Figura 29: Reducción de la intensidad de luz transmitida porculpa de su reflexión en las caras de la lente.

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b. Reflexión en la cara posteriorUn fenómeno importante es el de la reflexión en la cara posteriorde la lente de una luz procedente de una fuente situada detrásdel usuario. Este fenómeno resulta muy molesto visualmente,sobre todo cuando hay poca iluminación, como, por ejemplo, alconducir de noche. Esta luz reflejada se superpone a la luzprocedente de la escena observada y provoca una reducción delcontraste y, por tanto, de la calidad de visión. También puedecausar deslumbramiento. Si desea más detalles, consulte elpunto siguiente "Complemento: beneficios visuales de lostratamientos antirreflejantes".Con un tratamiento antirreflejante, se pueden reducirconsiderablemente estos efectos luminosos tan molestos, esdecir, mantener el contraste de la visión del usuario y minimizarlas consecuencias de un eventual deslumbramiento.

c. Doble reflexión internaTambién puede producirse un fenómeno particular dedesdoblamiento de las imágenes a causa de los reflejos internosde la lente. El funcionamiento es el siguiente: tras producirse larefracción del haz de luz al pasar por la primera cara de la lente,éste alcanza la segunda cara y entonces se produce, por un lado,una nueva refracción del haz y, por otra, una segunda reflexiónque crea un haz de luz secundario. Este último, tras reflejarsede nuevo en la cara anterior de la lente y refractarse al atravesarla superficie posterior, da lugar a una segunda imagen de menorintensidad que la imagen principal y ligeramente desplazadarespecto de ésta. Para el usuario, esto provoca la percepción deun desdoblamiento de la imagen, como si una segunda imagende menor intensidad hiciera un eco de la imagen principal demayor intensidad. Este fenómeno puede resultar molesto, sobre todo cuando haypoca luz (como al conducir de noche), pero puede paliarse engran medida aplicando un tratamiento antirreflejante en las doscaras de la lente.

Figura 30: Alteración del contraste de la visión causada por lareflexión en la cara posterior de la lente.

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Figura 31: Desdoblamiento de las imágenes debido a los refle-jos internos de la lente.

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d. Reflexión en la cara anteriorEl fenómeno de la reflexión de la luz más notorio y también másconocido es el efecto "espejo". Consiste en que la luz se reflejaen la cara anterior de la lente, algo muy evidente para unobservador situado en frente, el cual percibe una imagenespecular de la fuente de luz ambiente (el sol, iluminaciónexterior o interior). Esto no molesta para nada al usuario, perono deja ver al observador los ojos de su interlocutor. Esbásicamente un problema estético, que no afecta a la visión delusuario de las lentes. Aunque, a menudo, se ha utilizado parapromover el uso de los tratamientos antirreflejantes, esteargumento publicitario ha hecho a veces un flaco favor a lacausa, ya que el aspecto puramente estético no suele ser lobastante convincente para que el usuario se decida a utilizareste tipo de tratamiento. Con un tratamiento antirreflejante, se puede reducir mucho esteefecto "espejo".

Figura 32: Efecto "espejo" producido por la reflexión de la luzen la cara delantera de la lente.

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(1) Stuart G. Coupland, Trevor H. Kirkham: Increased contrast sensitivitywith antireflective coated lenses in the presence of glare, Canadian Journalof Ophthalmology, 1981; 16 : 137-140(2) Trevor H. Kirkham, Stuart G. Coupland: Increased visual field area withantireflective coated lenses in the presence of glare, Canadian Journal ofOphthalmology, 1981; 16 : 141-144(3) Catherine Eastell: The effectiveness of AR-Multireflection coatings onnight driving, Cardiff College of Optometry, University of Wales, 1991(4) Estudio realizado en Estados Unidos por un centro independiente deinvestigación de la visión, 2004/2005

A) Mejora del contrastePara describir la mejora del contraste que aporta un tratamientoantirreflejante, analizaremos el ejercicio visual de un sujeto queintenta discernir dos objetos puntuales y, para ello,examinaremos la formación de las imágenes sobre su retina.Como cualquier otro aparato óptico, el ojo presentaimperfecciones y la imagen que el ojo da de un objeto puntualen la retina no es un punto, sino una mancha luminosa. Así, lavisión de dos puntos se presenta como la yuxtaposición de dosmanchas luminosas más o menos mezcladas. Si la distancia quesepara los dos puntos es suficiente, la imagen formada en laretina permite distinguirlos. Pero, a medida que los puntos seacercan, las dos manchas tienden a confundirse y el sujetoempieza a percibir sólo un punto en vez de dos. Este fenómeno puede cuantificarse a partir de la intensidadmínima y máxima de la mancha luminosa en forma del contrastede la imagen formada según la fórmula: C = (a – b) / (a + b),donde a es la intensidad máxima y b la intensidad mínima de lamancha luminosa retiniana (ver figura). Para que los dos puntosse perciban como entes separados, C tiene que ser superior aun valor correspondiente al umbral de detección del ojo.

Beneficios visuales de losLos beneficios de los tratamientos antirreflejantes sonprincipalmente visuales y, en segundo lugar, estéticos, porqueaportan ante todo un mayor confort de visión al usuario de laslentes y contribuyen, además, a la estética de las lentes. Estasventajas no siempre son bien asimiladas por los propiosprofesionales de la visión y, en última instancia, por el público engeneral. A continuación, con el apoyo de los resultados de estudiosexperimentales, detallaremos los dos beneficios visuales mássignificativos: la mejora del contraste de la visión y la reducción delos efectos de deslumbramiento.

Figura 33a : Formación de imágenes retinianas de puntos separados.

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1000

100Sin deslumbramiento

Deslumbramiento con tratamiento antirreflejante

Deslumbramiento sin tratamiento antirreflejante

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Figura 33b: Formación de imagen y contraste

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Figura 33c: Mejora del contraste gracias a los tratamientos antirreflejantes.

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Figura 34: Reducción de los efectos de deslumbramiento conse-guida con los tratamientos antirreflejantes.

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Supongamos que nuestro sujeto sea un conductor que circulade noche e intenta distinguir claramente a lo lejos los faros dedos ciclistas que vienen en sentido contrario. Entonces, detrásde él, aparece un coche cuyos faros se reflejan en la caraposterior de sus lentes. Los reflejos parásitos crean en la retinauna mancha luminosa de intensidad uniforme que se suma a laintensidad de los dos puntos observados (los faros de losciclistas). El resultado es una clara disminución del contraste,que sería C’ = (a’ – b’) / (a’ + b’). Esto puede ocasionar que elconductor fusione en una sola imagen la visión de los dosciclistas, que antes se percibían como dos objetos distintos, oincluso impedirle que se percate de su presencia.

Al reducir la reflexión de la luz en la cara posterior de la lente,un tratamiento antirreflejante habría eliminado o, cuandomenos, minimizado este efecto.

B) Reducción del deslumbramientoLos estudios(1) han demostrado que, en presencia de una fuenteluminosa perturbadora, los tratamientos antirreflejantespermiten mejorar considerablemente la sensibilidad al contraste.En estos estudios, los sujetos tenían que observar unas miras decontraste normalizadas alternativamente con lentes sintratamiento y luego con tratamiento antirreflejante, ysometiéndolos o no a un deslumbramiento procedente de atrás(ver figura). Los resultados que se muestran en la figura siguienterepresentan:

- la curva de sensibilidad al contraste normal de estos sujetosen ausencia de deslumbramiento;

- la disminución de la sensibilidad al contraste causada por eldeslumbramiento usando lentes sin tratamiento antirreflejante;

- la recuperación de sensibilidad al contraste conseguida conel tratamiento antirreflejante en condiciones de deslumbramientoidénticas.

De la misma manera, han podido determinar que, en ciertascondiciones de deslumbramiento, el campo visual de un usuariode gafas correctoras es considerablemente más amplio contratamiento antirreflejante que sin él(2).Además, se ha demostrado(3) que, en conducción nocturna, unalente con tratamiento antirreflejante permite reducir de 2 a 5segundos el tiempo de recuperación de la visión normal tras undeslumbramiento comparado con las lentes sin tratamiento. Enese tiempo, a 50 km/h, se recorre una distancia de 28 a 70 m.

Por último, un estudio(4) realizado con un centenar de pacientesreveló una clara preferencia de los usuarios por las lentes tratadascon antirreflejante comparado con las lentes no tratadas segúndiferentes criterios de evaluación (visión global, trabajar conordenador, conducir de noche, confort visual y reflejos). Tambiéndemostró que llevar lentes con tratamiento antirreflejanteproporcionaba una reducción significativa de la fatiga visual.

Las lentes antirreflejantes permiten limitar considerablementelos efectos indeseados de la reflexión de la luz, ya que mejoranel contraste de la visión, reducen los efectos deldeslumbramiento (en particular en condiciones de pocailuminación) y proporcionan a los usuarios un confort visualclaramente superior.

tratamientos antirreflejantes


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2. Principio del tratamientoantireflejanteEl tratamiento antirreflejante consiste en aplicar en las superficies dela lente una serie de capas finas que hacen que los rayos de luzreflejada interfieran entre sí de tal manera que se anulen. Para ello,se aprovecha la naturaleza ondulatoria de la luz y se intenta provocaruna interferencia destructiva entre las ondas luminosas reflejadas.

Consideremos el fenómeno que se produce con una capa aislada detratamiento (figura 34). El haz que llega hasta esta capa sedescompone en un haz reflejado por la capa y un haz refractado quela penetra. Este último llega hasta la superficie de la lente y se divide,a su vez, en un haz reflejado y un haz refractado. Si se escoge bien elgrosor y el índice de refracción de la capa aplicada sobre la lente, sepuede conseguir que estas dos ondas reflejadas se anulen. Para ello,hace falta que se superpongan en fases de oscilación opuestas, esdecir, que cuando una onda se encuentre en su máximo deintensidad, la otra esté en su mínimo, y viceversa. Así se consigueanular la luz reflejada. La luz que no es reflejada se transmite, por loque la transmisión de la lente mejora considerablemente.

Figura 35: Principio del tratamiento antirreflejante.

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El cálculo muestra que, para que se anule la luz reflejada, esnecesario que la capa de tratamiento aplicada sobre la lente:

- tenga un índice de refracción n’ igual a la raíz cuadrada delíndice del material n;

- tenga un grosor que sea un múltiplo de λ/4n’, donde λ esla longitud de onda de la luz que se quiere conseguir.

Con un tratamiento monocapa de este tipo, se puede anular lareflexión de una longitud de onda determinada, pero esimposible anular todo el espectro de radiación visible. Por eso,lo que se intenta es anular concretamente la reflexión de laslongitudes de onda a las que el ojo es más sensible, es decir, laluz verde-amarilla (λ = 555 nm). Por este motivo, la reflexiónresidual será siempre de color azul o morado.

Para conseguir atenuar globalmente todo el espectro, se empleaun principio de tratamiento multicapa que consiste en eliminarla reflexión residual combinando las interferencias entre lasondas reflejadas por varias capas. Cada una de estas capasgenera una onda de luz reflejada y cada una de estas ondas estádesfasada respecto de las demás, por lo que interfieren entre sívarias veces. Gracias a un complejo cálculo, se puede encontrarla manera de anular casi toda la luz reflejada. Si, para untratamiento monocapa, la reflexión residual de luz es del ordendel 2% por cara, con un tratamiento multicapa se llega a valoresinferiores al 1%. El efecto cromático (es decir, el color del reflejoresidual), algo importante en los tratamientos monocapa, sereduce mucho con los tratamientos multicapa.Aquí vale la pena precisar que la eficacia de un tratamientoantirreflejante no es directamente proporcional al número decapas aplicadas, sino que depende de su organización y de lainteracción de las diferentes ondas reflejadas entre sí. Según elfabricante, un tratamiento antirreflejante multicapa puede tenerentre 3 y 8 capas.

Para terminar, cabe mencionar que, por principio, el tratamientoantirreflejante funciona en la superficie de contacto entre la lentey el aire, y que, por lo tanto, siempre se aplica en la última fasede la cadena de fabricación de la lente.

Figura 36a: Principio del tratamiento antirreflejante multicapa:Múltiples interferencias.

Figura 36b: Principio del tratamiento antirreflejante multicapa:Cancelación de ondas reflejadas.

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3. Características y resultados deltratamiento antirreflejante

a. Eficacia del tratamiento antirreflejante

La eficacia de un tratamiento antirreflejante se mide a partir desu espectro de reflexión, curva que, una vez aplicado eltratamiento, da la intensidad de la luz reflejada en función de lalongitud de onda (ver figura 37). El área que queda debajo de lacurva representa la cantidad de luz que se refleja siempre. Groso modo, la eficacia del tratamiento antirreflejante se puedeclasificar según las tres categorías siguientes:

Eficacia Reflexión por cara (ρ) Transmisión (τ)

Alta 0,3 à 1,0 % 97,5 à 99,5 %

Media 1,0 à 1,8 % 96,0 à 97,5 %

Estándar 1,8 à 2,5 % 94,0 à 96,0 %

Figura 37: Espectro de reflexión de un tratamiento antirreflejante.

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b. Color residual

El color residual de un tratamiento antirreflejante se define porla composición espectral de la luz que refleja. Según el tipo detratamiento aplicado, el reflejo residual puede presentar coloresdiferentes. De este modo, en la figura 36, que representa elespectro de reflexión de una cara de una lente de índice 1,5:

- la línea blanca representa la reflexión sin tratamiento: todaslas longitudes de onda se reflejan de manera uniforme en unporcentaje del 4%;

- la curva azul representa la reflexión de un tratamiento antirreflejantemonocapa: la intensidad reflejada es mayor en el azul y el rojo,y crea un tono morado.

- la curva amarilla representa la reflexión de un tratamientomulticapa tipo Crizal®, con reflejo residual amarillo-verde. Cabe decir que dominar el color del reflejo residual es unejercicio técnico difícil, ya que la más leve variación del índicede refracción o del grosor de las capas del tratamientoantirreflejante tiene un resultado inmediatamente visible en elcolor del reflejo. Por esta razón, las dos lentes de una mismamontura suelen recibir el tratamiento antirreflejante en lasmismas tiradas de fabricación en los laboratorios deprescripción. Para las lentes que se fabrican en serie, se requiereun control exhaustivo que permita juntar, en una mismamontura, lentes fabricadas en momentos diferentes y conequipos diferentes. Por esta razón, en cada tirada de fabricaciónse añaden lentes de control para comprobar que se cumplan arajatabla las especificaciones de reflexión y de colorimetría delos tratamientos antirreflejantes que se realizan.

Además de por razones estéticas, la elección del color residualde un tratamiento antirreflejante también se puede hacersiguiendo criterios técnicos, especialmente en función de lasensibilidad absoluta o diferencial del ojo a los colores. Por ello,se ha optado por el reflejo verde-amarillo del tratamiento Crizal®.

Es posible aplicar tratamientos acromáticos, es decir, que tenganuna reflexión residual uniforme de los diferentes colores delespectro y que no presenten un color específico al observarlos,pero, a veces, esto puede dificultar su identificación yreconocimiento.


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h*Verde

Azul

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Amarillob*

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B

C

C

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El sistema colorimétrico L*, a*, b*

Para caracterizar el reflejo residual de un tratamientoantirreflejante se utiliza el sistema colorimétrico L*a*b*,propuesto en 1976 por la Comisión Internacional deIluminación. Este sistema es un mapa de los colores establecidosegún el eje verde-rojo en las abscisas y el eje azul-amarillo enlas ordenadas. Cualquier color P se define por sus coordenadasa* en el eje verde-rojo y b* en el eje azul-amarillo, y se puedecuantificar según sus dos características esenciales:

- su ángulo de tono h*, que determina el color, representadopor el ángulo que forma el segmento OP con el eje verde-rojo(eje de las a*);

- su saturación o croma C*, que determina la intensidad delcolor, representada por la longitud del segmento OP, desde laausencia de tonalidad (acromático), en el centro del sistema,hasta el tono puro (monocromático), en el perímetro.

Este sistema colorimétrico permite distribuir los diferentescolores de los reflejos según se ilustra en la siguiente figura.

Figura 39: Principio de aparición de franjas de interferencia enla superficie de las lentes.

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Franjas de interferencia en la superficie de laslentes orgánicas de altos índices

En ocasiones, se produce un desagradable fenómeno deinterferencias ópticas en la superficie de las lentes de altosíndices revestidas con un tratamiento de resistencia al arañazode índice clásico y con tratamiento antirreflejante. Se manifiestamediante franjas de interferencia, es decir, una alternancia debandas claras y oscuras, que se pueden observar en la superficiede la lente. Estas franjas son el resultado de la interferencia delas ondas luminosas reflejadas, por un lado, por el tratamientode resistencia al arañazo y, por otro, por el substrato, y seacentúan con el tratamiento antirreflejante. Este fenómeno sólo se presenta en una situación muy particularen que se dan las tres condiciones siguientes:

- una diferencia significativa entre el índice de la lente y elíndice del tratamiento de resistencia al arañazo. Por ejemplo, unmaterial de índice 1,74 y un tratamiento de índice 1,5;

- una iluminación monocromática. Por ejemplo, un fluorescente(luz policromática con picos monocromáticos). Las franjas noaparecen en la luz blanca natural;

- una variación del grosor del tratamiento aplicado en lasuperficie de la lente.Este fenómeno altera levemente la estética de la lente, pero notiene ninguna consecuencia visual para el usuario, ya que no lopercibe.

La solución técnica a este problema es doble:- ya sea mediante el uso de un tratamiento de resistencia al

arañazo con un elevado índice de refracción que atenúe elfenómeno de las interferencias reduciendo la diferencia entrelos índices del tratamiento y del substrato (técnica deadaptación del índice de refracción).

- ya sea introduciendo una capa suplementaria entre el substratoy el tratamiento destinada a eliminar, por interferencia destructiva,la onda reflejada por el substrato (técnica de la lámina de cuarto deonda).El uso de estas técnicas tiende a generalizarse en la fabricación delas lentes orgánicas con índices de refracción muy altos (n > 1,7).

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Figura 38a: El sistema colorimétrico L*, a*, b*.

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Figura 38b : Diferentes reflejos residuales.

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Figura 40: Transmisión y reflexión de la luz en una lente solar(de índice 1,5 y absorción 67%):a) Lente blanca no tratada con antirreflejante (índice de incomodidad = 22%).b) Lente blanca tratada con antirreflejante (índice de incomodidad = 2%).c) Lente solar no tratada con antirreflejante (índice de incomodidad = 67%).d) Lente solar tratada con antirreflejante (índice de incomodidad = 6%).

Tratamiento antirreflejante en la cara posteriorpara las lentes solares

En una lente solar, el tratamiento antirreflejante esespecialmente útil, ya que sirve para eliminar los reflejos que seproducen en la cara posterior de la lente. Mientras que el tratamiento antirreflejante de la cara anteriorde una lente solar no tiene especial interés, el de la caraposterior puede resultar esencial para garantizar el confort visualdel usuario. De hecho, aplicar un tratamiento antirreflejante a lacara anterior de una lente solar para mejorar su transmisión secontradice con la propia misión de la lente, la de atenuar laintensidad de la luz que llega hasta el ojo. Sin tratamientoantirreflejante en la cara anterior, se puede eliminar un 4% dela luz, para una lente de índice 1,5, antes de que ésta penetreen la lente. Por ello, aparte de por razones estéticas, la caraanterior de muchas lentes solares es de espejo. En cambio, enla cara posterior, el tratamiento antirreflejante tiene otra misión:eliminar los reflejos de la luz que viene de detrás del usuario.

Para explicar este fenómeno, se puede poner como ejemplo unusuario de gafas que observa un objeto de intensidad 100 conel sol, de intensidad 500, a su espalda. Para una lente de índicede refracción 1,5, la reflexión en cada cara es del 4% sintratamiento antirreflejante y del 0,4% con tratamiento. Lareflexión de la luz solar en la cara posterior de la lente generauna imagen parásita de intensidad 500 x 4% = 20. Hay quefijarse en la intensidad de la luz que el ojo del usuario recibe y,más concretamente, en la relación entre la intensidad de la luzparásita que se recibe del sol al reflejarse sobre la cara posteriory la intensidad de la luz emitida por el objeto observado ytransmitida por la lente. A esta relación se la denomina "índicede incomodidad". Pueden darse cuatro situaciones:

- Si la lente es blanca y sin tratamiento antirreflejante, la luzque se transmite es 100 x 0,96 x 0,96 = 92 y el índice deincomodidad es 20 / 92 = 22% (figura 40a).

- Si la lente es blanca y con tratamiento antirreflejante enambas caras, la luz que se transmite es 100 x 0,996 x 0,996 =99 y la luz reflejada es 500 x 0,004 = 2. Por lo tanto, el índicede incomodidad es 2 / 99 = 2% (figura 40b).

- Si la lente lleva filtro y posee una absorción interna del 67%,la luz que se transmite es 100 x 0,96 x 0,33 x 0,96 = 30. La luzparásita reflejada por la cara posterior es de 20, por lo que elíndice de incomodidad es 20 / 30 = 67% (figura 40c). Cabedestacar que, si el filtro solar fuera más fuerte, la luz parásitapodría ser igual o incluso más intensa que la luz recibida delobjeto.

- Si esta misma lente recibe un tratamiento antirreflejante enla cara posterior, la luz transmitida será 100 x 0,96 x 0,33 x0,996 = 32 y la luz parásita será 500 x 0,004 = 2, por lo queel índice de incomodidad será 2 / 32 = 6% (figura 40d).De esta forma se demuestra la importancia de aplicar untratamiento antirreflejante en la cara posterior de las lentessolares para mejorar el confort visual de los usuarios. Es unapena que su uso no esté muy extendido.

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4. Aplicación de los tratamientosantirreflejantes

El tratamiento antirreflejante requiere un material muysofisticado y una tecnología muy avanzada, incluso más que laque se necesita para fabricar las propias lentes. La técnica defabricación del tratamiento antirreflejante consiste en depositarsobre cada una de las caras de la lente una serie de capas finascon un índice de refracción específico, una transparenciaabsoluta y un grosor muy pequeño y controlado con unaprecisión nanométrica, es decir, de ± 10-10 m. La tecnología dela evaporación al vacío es la única que permite satisfacer estasexigencias y transferir a las lentes, mediante condensación, unmaterial muy puro cuya composición química estárigurosamente controlada y cuyo grosor es el apropiado y estáperfectamente medido. La evaporación al vacío, o sublimación,consiste en pasar las sustancias minerales que constituyen elantirreflejante a estado gaseoso calentándolas a temperaturasmuy altas en una atmósfera de alto vacío. Las sustanciasvaporizadas en el interior del recipiente al vacío se depositan enla superficie de la lente. Su grosor se controla en tiempo realmediante una microbalanza piezoeléctrica de cuarzo. Lasdiferentes substancias que forman las capas del antirreflejantese evaporan sucesivamente y, de esta forma, se superponen lascapas del tratamiento. Encontrará más detalles sobre las tecnologías de fabricación enel "Complemento: tecnología de fabricación de los tratamientosantirreflejantes".

Figura 41: Esquema de un recipiente de evaporación al vacío.

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Los tratamientos antirreflejantes proporcionan unaindiscutible mejora del confort visual de los usuarios. Su usose ha extendido progresivamente en las últimas décadas, perosu penetración es muy variable en función del país, ya que enpaíses como Japón se aplica sistemáticamente y, en cambio,en los mercados emergentes, rara vez se utiliza. En general,aproximadamente el 50% de las lentes reciben, en laactualidad, tratamientos antirreflejantes en todo el mundo, yno hay duda de que van a seguir extendiéndose en lospróximos años.


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1. Tratamiento contra la suciedad

Un tratamiento antirreflejante presenta, a escala microscópica,una superficie irregular donde se puede depositar la suciedad,compuesta por moléculas acuosas o lipídicas. Las capas finas deeste tratamiento son relativamente porosas, por lo que laspartículas de grasa y las impurezas se pueden incrustar en lasporosidades de la última capa. Para paliar este inconveniente,se aplican las mismas técnicas que se usan en la fabricación decomponentes electrónicos, la aplicación de un revestimiento queconfiere propiedades hidrófobas y oleófobas, es decir, quereduce considerablemente la adherencia del agua y de laspartículas de grasa. Estos tratamientos actúan de 3 formas:

- repeliendo de las moléculas de suciedad y reducción de suadherencia gracias a una tensión superficial muy baja;

- evitando que las moléculas de suciedad se introduzcan enlas microporosidades del tratamiento antirreflejante mediantela obturación de los espacios intersticiales;

- facilitando su eliminación al hacer que la superficie de lalente sea muy resbaladiza.

Este revestimiento contra la suciedad es extremadamentedelgado, del orden de unos pocos nanómetros de grosor, por loque no tiene ningún efecto sobre las propiedades antirreflejantes.Está formado por compuestos químicos que contienen cadenasfluoradas o hidrocarbonadas. Podemos citar, por ejemplo, lospolisilazanos fluorados, cuyas moléculas tienen una estructurabastante compleja. Por un lado, poseen radicales que actúan amodo de ganchos sobre la sílice (que constituye la última capadel tratamiento antirreflejante) y le proporcionan al tratamientouna muy buena adherencia. Por otro lado, poseen secuenciasricas en flúor dotadas de una fuerte repulsión química hacia elagua y las grasas.

E Tratamientos contra la suciedad y el polvo

Figura 42: Principio del tratamiento contra la suciedad:a) Obturación de los espacios intersticiales del tratamiento antirreflejante.

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La eficacia de un tratamiento contra la suciedad se puede medirsegún el "ángulo de contacto" de una gota de agua depositadasobre la superficie de la lente. Este ángulo es el que se formaentre la superficie de la lente y la tangente del borde de la gota.Aumenta al disminuir la superficie de contacto de la gota con lalente y, por tanto, al disminuir su adherencia.La eficacia contra la suciedad también se puede medir utilizandoel "ángulo de deslizamiento". La medida consiste en depositaruna gota de agua de dimensiones calibradas sobre la superficiede la lente, colocada horizontalmente, e inclinarla progresivamentehasta que la gota resbale por la superficie. El ángulo dedeslizamiento es el ángulo de inclinación de la lente en elmomento en que la gota empieza a resbalar. Cuánto máspequeño es este ángulo, más resbaladiza es la superficie y, porlo tanto, más eficaz es el tratamiento contra la suciedad.

Figura 42: Principio del tratamiento contra la suciedad:b) Estructura química del revestimiento contra la suciedad.

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Figura 43: Eficacia del tratamiento contra la suciedad:a) Ángulo de contacto.b) Ángulo de deslizamiento.

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Las primeras generaciones de tratamientos contra la suciedadsólo conseguían alisar parcialmente la superficie (1a generaciónde Crizal®, por ejemplo). Sin embargo, las nuevas moléculasaplicadas a las siguientes generaciones han permitido crear unverdadero lacado de las superficies de la lente, que se notaperfectamente al limpiarla (Crizal Alizé®). Esta propiedad ha sidoreforzada con Crizal Forte® aumentando la densidad demoléculas fluoradas que actúan contra la suciedad mediante elprocedimiento HSD (High Surface Density) (ver más adelante el"Complemento: tecnología de fabricación de los tratamientoscontra la suciedad").

Los resultados de estos tratamientos contra la suciedad son tanbuenos que son muy resbaladizos. Siendo esta ventaja a la vezun inconveniente. Después de aplicar el tratamiento contra lasuciedad, se tiene que añadir una capa suplementariaprovisional para hacerlo temporalmente menos resbaladizo yque el óptico pueda efectuar el bloqueo de las lentes sin correrel riesgo de que se descentren o se escapen al rectificarlas. Unavez finalizado el montaje, el óptico puede retirar fácilmente estacapa provisional, de color azul. Es entonces cuando se hacepatente el efecto antirreflejantes de la lente.

2. Tratamiento contra el polvo

Además de ensuciarse, la superficie de una lente orgánica puedeatraer el polvo por efecto de la electricidad electrostática. Elmaterial orgánico es aislante, por lo que no conduce las cargaseléctricas. En cuanto frotamos la superficie, sobre todo allimpiarla, se generan cargas electrostáticas que tardan endisiparse de la superficie de la lente. Estas cargas negativasatraen todas las partículas de polvo que tienen carga positiva.Así pues, la lente nunca está totalmente limpia y sin polvo.

Figura 44: Capa “azul”.

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Para evitar este fenómeno, el tratamiento contra el polvoconsiste en añadir en el tratamiento antirreflejante una capaconductora transparente que favorece la circulación de lascargas. Éstas se eliminan en unos pocos milisegundos y, al nopermanecer en la superficie, dejan de atraer las partículas depolvo. De este modo, las lentes quedan totalmente limpias y sinpolvo.

Esta técnica, en un principio aplicada a los tratamientos Crizal®A2 / Crizal® AST, también se aplica al Crizal Forte®. Además, esuna de las características de la gama de tratamientos Crizal®.

Figura 45: Principio en el que se basa el tratamiento contra elpolvo:a) Atracción electrostática del polvo. b) Repulsión de las partículas de polvo en unalente tratada.

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Los tratamientos contra la suciedad han permitido superaruno de los principales escollos para el avance de lostratamientos antirreflejantes. De hecho, eran la principal quejaque los usuarios de lentes al respecto de dichos tratamientos.


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Tecnología de fabricación de los tratamientos antirreflejantesLa tecnología de fabricación de los tratamientos antirreflejantes es muy sofisticada y requiere equipos de alta tecnología. Consiste endepositar sobre la superficie de las lentes una serie de capas transparentes extremadamente finas y de grosores totalmente controlados.El tratamiento se aplica a las lentes una vez terminadas, es decir, previamente talladas, coloreadas en caso que sea necesario y, en laslentes orgánicas, siempre barnizadas. Las lentes se introducen en un recipiente al vacío donde se depositan las diferentes capas deltratamiento mediante evaporaciones sucesivas de sus componentes.A continuación, se detallan las diferentes etapas de fabricación de estos tratamientos.

A) Preparación de las lentes antes del tratamiento

Antes de depositar las capas del tratamiento antirreflejante, sedebe limpiar la superficie de las lentes para eliminar los residuosde las anteriores etapas de fabricación y obtener una superficiede una pureza casi perfecta a escala molecular. Esta limpieza seefectúa en tanques con productos detergentes activadosmediante ultrasonidos (gracias al fenómeno de la cavitación, queconsiste en variar bruscamente y a alta frecuencia la presión dellíquido, cosa que actúa como un cepillado enérgico). Estas lentes ultralimpias se introducen en la cámara de vacío en unaatmósfera de sala blanca, es decir, un ambiente en el que se controlala presencia de polvo, la higrometría y la temperatura. Además, laatmósfera está en condiciones de sobrepresión, con lo cual se evitaque entre cualquier mota de polvo que pudiera echar a perder lalente al provocar la aparición de puntos brillantes en la superficie.Finalmente, se realiza una limpieza final al vacío, justo antes deaplicar las capas antirreflejantes:

- ya sea mediante descarga luminiscente, es decir, mediantedescargas eléctricas en un gas a baja presión,

- ya sea mediante bombardeo iónico, una especie de limpiezade la superficie de la lente usando un cañón de iones (parecido alimpiar un muro mediante un chorro de agua a alta presión). Aesta técnica se la conoce por el nombre de Ion Pre-Cleaning o IPC.

B) Evaporación al vacío

La evaporación al vacío consiste en pasar un cuerpo al estadogaseoso calentándolo en una atmósfera de vacío (sublimación).En el caso de los materiales utilizados en el tratamientoantirreflejante, para obtener capas de buena calidad es necesariocalentarlas a temperaturas comprendidas entre 1000 y 2200 °C.

Para conseguir estas temperaturas, se colocan los materiales enun crisol en el que se genera calor siguiendo uno de los métodossiguientes:

- calentamiento por efecto Joule: un crisol de metal refractario(tungsteno o tantalio) o de carbono se rellena de material sólidoy se hace pasar una corriente eléctrica intensa hasta alcanzar unatemperatura elevada. El material se funde, luego se evapora yesos vapores se envían hacia la cámara donde están las lentes.El efecto Joule es bien conocido y se utiliza, por ejemplo, parahacer funcionar los radiadores eléctricos.

- calentamiento por bombardeo electrónico: un cañón deelectrones, basado en el mismo principio que el de los tuboscatódicos (el de los antiguos televisores), emite un haz deelectrones, focalizado mediante electroimanes, sobre el materialque se quiere evaporar, ubicado en una cavidad con la formaadecuada. Los electrones son absorbidos por el material y letransfieren su energía en forma de calor, aumentando sutemperatura hasta evaporarlo.

Para realizar el tratamiento, es necesario medir y controlar entiempo real el grosor de cada capa mientras se deposita sobrela superficie de la lente. Uno de los métodos más utilizadosconsiste en pesar el material aplicado mediante unamicrobalanza piezoeléctrica de cuarzo. Esta balanza consiste enun cristal de cuarzo que puede vibrar con una frecuencia muyprecisa, por eso se utiliza en los relojes de cuarzo. La frecuenciacambia si se deposita una masa en una de sus caras. Esto esprecisamente lo que ocurre al depositar la capa de tratamientosobre un cristal de cuarzo situado en el interior de la cámara, almismo nivel que las lentes. Gracias a un tratamiento electrónico,la variación de frecuencia se transforma en una medida precisadel grosor y de la velocidad de deposición de la capa. De estaforma, se puede controlar el grosor de las capas depositadascon una precisión de décimas de nanómetro.

Figura 46: Esquema de una cámara de evaporación al vacío.

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¿Qué es el vacío? ¿Y por qué se utiliza?

En cualquier recipiente lleno de gas, las moléculas estánpermanentemente en movimiento, siguen trayectorias rectilíneasy colisionan, ya sea unas con otras o con las paredes delrecipiente. Si disminuye el número de moléculas presentes en elrecipiente, es decir, si se hace el vacío, dejan de colisionar entresí y colisionan únicamente con las paredes del recipiente. Esteprincipio es el que se utiliza en los equipos de tratamientoantirreflejante. Se crea el vacío mediante bombeo y seintroducen en el recipiente las moléculas del tratamientovaporizadas. Éstas se dispersan sin colisionar las unas con lasotras hasta que se topan con las paredes de la cámara o con lasuperficie de las lentes que se quiere tratar. El nivel de vacío que se crea en la cámara es muy elevado. Sereduce la presión a aproximadamente 10-6 milibares, es decir,unas diez veces menor que el vacío existente en la superficie dela luna, y mil millones de veces menos que la presión atmosféricaterrestre.

Hoy en día, la tecnología de la evaporación al vacío es la únicaque permite realizar tratamientos antirreflejantes de calidad.Dicha tecnología:

- permite transferir a las lentes, mediante condensación, materialesmuy puros con una composición química muy controlada;

- posibilita la creación de capas superpuestas con un grosorextremadamente preciso (± 0,1 nm);

- garantiza una óptima adherencia de las diversas capas gracias aque las superficies de contacto están libres de cualquier contaminaciónexterna.

Figura 47: Presión atmosférica y atmósfera de una cámara devacío.

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C) Características de las capas antirreflejantes

Se obtiene el efecto antirreflejante mediante la superposiciónde capas de diferentes materiales, sucesivamente vaporizadasen la cámara y depositadas en la superficie de las lentes. Losmateriales utilizados son óxidos como los de silicio (SiO2), dezirconio (ZrO2), de titanio (TiO2), de niobio (Nb2O5) y, para laslentes minerales, de fluoruro de magnesio (MgF2). Lacomposición exacta de las capas y el grosor relativo de cada unadependen de la habilidad del fabricante.Las propiedades de las capas depositadas están muycondicionadas por el sustrato sobre el que se aplican. Porejemplo, mientras que el vidrio mineral puede calentarse hastalos 300 °C, es totalmente imposible someter la materia orgánicaa más de 100 °C, ya que amarillearía y luego se descompondría.Así pues, ha sido necesario desarrollar procedimientos defabricación a baja temperatura para poder tratar las lentesorgánicas. Además, los coeficientes de dilatación térmica de losmateriales orgánicos son muy superiores a los de los materialesminerales utilizados para las capas del tratamientoantirreflejante y pueden comportar la aparición de tensiones enla superficie de contacto entre el substrato y el tratamiento. Estoexplicaría, por ejemplo, la aparición de grietas cuando la lentese somete a un choque térmico (por ejemplo, si el óptico lacalienta en el ventilete o debido a una exposición prolongada alsol en el salpicadero de un coche). Además, para el tratamientode las lentes orgánicas, es necesario controlar muy bien latemperatura de la superficie de las lentes cuando se depositanlas capas. En definitiva, el procedimiento de superposición de las capasantirreflejantes es complejo y tiene que adaptarse a cadamaterial específico.

D) Organización de la fabricación

Para recibir el tratamiento antirreflejante, las lentes se depositanuna a una sobre soportes con forma de sectores que se sujetanmediante unos anillos adaptados. Estos sectores se ponen sobreuna tapa con forma de cúpula que, a continuación, se introduceen la cámara al vacío. Las lentes se agrupan en series de 100 a150 como máximo y en función de sus índices de refracción. Secierra la cámara y se crea el vacío mediante varias bombasprimarias y secundarias. A continuación, se realiza eltratamiento, que consiste en una sucesión de evaporaciones delos diversos constituyentes que se depositarán sobre la cara dela lente que da al interior de la cúpula. El tiempo de bombeo esde aproximadamente media hora y un ciclo total deevaporaciones dura aproximadamente una hora. Una vezterminado el ciclo, se abre la cámara, se extrae la cúpula y segiran las lentes con cuidado. A continuación, se realiza la mismaoperación de bombeo y evaporación para tratar la otra cara dela lente. Una vez finalizado el tratamiento, las lentes se retiran yse inspeccionan.

La aplicación de tratamientos antirreflejantes requiereequipos sofisticados y caros, así como un buen conocimientode los procedimientos. Luego, todo depende de la habilidady la experiencia del fabricante.


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Tecnología de fabricación de los tratamientos contra la suciedadLa fabricación del tratamiento contra la suciedad consiste enponer debajo de la última capa del tratamiento antirreflejante,una capa hidrófoba y oleófoba muy fina (de tan sólo unos pocosnanómetros).Este revestimiento se puede aplicar de dos formas diferentes:

- por un procedimiento de inmersión similar al que se utilizapara aplicar el tratamiento contra las rayaduras, pero mássencillo;

- mediante la evaporación al vacío en el recipiente del tratamientoantirreflejante. En este caso, la aplicación se efectúa inmediatamentesobre la última capa de tratamiento antirreflejante.

Este revestimiento es un compuesto químico que contiene, porun lado, cadenas fluoradas e hidrocarbonadas y, por otro lado,moléculas a base de silicio que permiten enganchar estasmoléculas fluoradas a la superficie del tratamiento antirreflejante.Suele presentarse como un material líquido que se vaporiza enla cámara de vacío al final del tratamiento antirreflejante,mediante un procedimiento de evaporación similar al que seutiliza en las diferentes capas del tratamiento antirreflejante. Sedeposita como una capa extremadamente fina, de unos pocosnanómetros, sobre la superficie de la última capa deantirreflejante para alisar las irregularidades y las porosidades.

La primera generación de tratamiento contra la suciedad (Crizal®)introducía un número limitado de cadenas fluoradas, por lo quela superficie era parcialmente hidrófoba y oleófoba. En la siguientegeneración, el número aumentó considerablemente hasta obteneruna superficie muy resbaladiza (Crizal Alizé®). Esta técnica obligóa depositar otra capa suplementaria provisional para aumentar lafricción de la superficie y permitir que los ópticos pudieran realizarel montaje. En la siguiente generación, el procedimiento HSD (HighSurface Density Process™) ha permitido aumentar aún más lacantidad de moléculas fluoradas depositadas en la superficie deltratamiento antirreflejante, recubrir mejor la superficie con unacapa más densa y gruesa, y mejorar la eficacia del tratamientocontra la suciedad (Crizal Forte®).

Figura 48: Aumento de la densidad del tratamiento contrala suciedad mediante el procedimiento HSD.

El principio de fabricación del tratamiento contra el polvoconsiste en introducir en la serie de capas de antirreflejante unacapa suplementaria transparente y conductora de laelectricidad. Esto dota al tratamiento de propiedadesantiestáticas. Las cargas electrostáticas negativas que se creanal frotar las lentes se eliminan inmediatamente por conduccióny dejan de atraer las motas de polvo con carga positiva.

Las condiciones de fijación de esta capa deben estar totalmentecontroladas para obtener, por un lado, una buena conductividady, por otro, una transparencia perfecta. Para ello se utiliza latecnología i-technology™, que permite controlar el grosor y ladensidad de esta capa transparente y conductora. Es unprocedimiento de fijación del tratamiento antirreflejante basadoen el uso de iones, derivado de la tecnología aeroespacial y dela fibra óptica:

- por un lado, y antes de depositar las capas de antirreflejante,se bombardea la superficie con iones para limpiarla y permitiruna adhesión perfecta y duradera del tratamiento;

- por otro lado, y durante el proceso de evaporación, los ionesexcitan las moléculas, con lo que se consigue una mayor densidadde la capa antiestática y una disposición perfectamente uniforme.

Tecnología de fabricación de los tratamientos contra el polvo

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Figura 49: Tratamiento contra el polvo mediante i-tecnology™.

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3.Resistencia y protecciónAdemás de ser delgado, ligero y transparente, el cristal oftálmico debe proteger también. Debe ser resistente a los impactos y garantizaruna protección eficaz del ojo frente a los efectos nocivos de la radiación solar.

En esta tercera parte, abordaremos en detalle las propiedades de resistencia y filtrado de los cristales.

A Resistencia a los impactosLa resistencia a los impactos es una propiedad fundamental yabsolutamente necesaria. Cualquier lente oftálmica tiene quepoder resistir las agresiones del día a día sin romperse. Además,no puede representar ningún riesgo para la persona que laslleva. Al contrario, debe servir de protección.Con el tiempo, la resistencia a los impactos de las lentesoftálmicas se ha ido reforzando considerablemente. Las lentes,inicialmente minerales, eran quebradizas y se rompían conrelativa facilidad. De hecho, al principio se sometían atratamientos de templado químico o térmico para mejorar suresistencia. Posteriormente, hicieron aparición las lentesorgánicas, que poseían una resistencia natural superior, cualidadque contribuyó en gran manera a su éxito. Finalmente, entró enescena la reglamentación, que impuso a las lentes oftálmicasuna serie de exigencias de resistencia y garantizó a los usuariostoda la seguridad necesaria. A continuación, describiremos los factores que hacen que unalente se rompa y detallaremos las normas de resistencia a losimpactos que se aplican a las lentes oftálmicas.

1. Cómo se produce una rotura

La resistencia a los impactos de una lente oftálmica es elresultado de la combinación de la resistencia natural del materialutilizado, el grosor del vidrio, la presencia de tratamientos deresistencia al arañazo y antirreflejantes y, en su caso, detratamientos contra los golpes. En caso de impacto, que normalmente suele producirse en lacara frontal del lente, el proceso de ruptura es el siguiente: trasuna determinada amplitud de deformación se crea sobre lasuperficie posterior una fisura inicial que constituye un puntodébil donde se concentra la energía mecánica del golpe, lo cualsupone un ensanchamiento de la fisura y su propagación enforma de grieta a través del grosor de la lente. Los materiales orgánicos y los minerales se comportan de formacompletamente distinta al sufrir un golpe:

- Los minerales, que son muy frágiles, tienen un umbral deresistencia muy bajo y se rompen con relativa facilidad. Por ello,requieren tratamientos de templado térmico o químico, que loshace más difíciles de manipular y que les ha hecho caer en desuso.

- Los cristales orgánicos, en cambio, tienen un comportamientointrínseco mucho más favorable, ya que su estructura molecular lesproporciona una buena plasticidad y una gran amplitud dedeformación antes de la rotura. De esta manera, son capaces deabsorber una gran parte de la energía del impacto y resistirlo mejor. Los diferentes tipos de materiales orgánicos tienen propiedadesdistintas. Los materiales termoplásticos, gracias a la relativalibertad de movimiento de sus cadenas moleculares, soncapaces de disipar mejor la energía recibida en el impacto. Losmateriales termoestables, que presentan una estructurareticulada, son más rígidos y ofrecen menor resistencia. Asípues, el CR39® cumple las normas sobre condiciones de grosormínimas y el Trivex® muestra una buena resistencia, pero puedellegar a romperse, mientras que el policarbonato demuestra unaexcelente resistencia y no se rompe, lo que lo convierte en elmaterial resistente por excelencia. De hecho, es el que se utilizapara fabricar las lentes de protección. Los materiales orgánicosde alto índice son, por lo general, más resistentes que el CR39®pero menos que el policarbonato.

Por otra parte, cabe destacar que los tratamientos antirrayado yantirreflejantes hacen que la lente se vuelva menos resistente quelas lentes sin tratar. En caso de impacto, la fisura se produce enlas capas de tratamiento antirreflejante, de naturaleza másquebradiza al ser minerales, se transmite al tratamiento deendurecido y de ahí al sustrato. Así, toda la lente se debilita a partirde su elemento más débil. Para solucionar este problema y reforzarla resistencia de estas lentes a los impactos, actualmente seincorpora una capa de tratamiento primario entre el sustrato y eltratamiento endurecido de tipo elastomérico, capaz de detener lapropagación de la fisura gracias a su elasticidad. Esta capatambién sirve para favorecer la adherencia del tratamiento deresistencia al arañazo y permite aplicar tratamientos más duros.

Figura 50: Cómo se produce la ruptura de una lente oftálmica: aparición de fisuras en la cara cóncava que podríanpropagarse al grosor de la lente y provocar su ro-tura.

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2. Normas de resistencia a losimpactos

En función del país, las normas sobre resistencia a los impactosque se exigen a las lentes oftálmicas difieren ligeramente. En losEstados Unidos, la norma en vigor promulgada por la Food andDrug Administration (FDA) se basa en dejar caer una bola sobreel cristal, mientras que en Europa y en Asia se mide la resistenciaa la presión de una carga de 100 newtons, según las exigenciasaplicables del Comité Europeo de Normalización (CEN). Acontinuación se analizan ambas normas en detalle:

- Norma de la FDA (resistencia dinámica): estipula que todaslas lentes oftálmicas deben poder resistir el impacto de la caídade una bola de acero de 16 g de masa, 16 mm de diámetro("5/8 inch steel ball") y lanzada desde una altura de 1,27 m (50pulgadas) contra el centro de la cara convexa de la lente. Deltotal de muestras sometidas a ensayo se acepta una toleranciadel 6,5% de lentes rotas. Esta norma se publicó en 1972 y hamarcado el gran desarrollo de las lentes orgánicas en EstadosUnidos y otros países que también la han adoptado.

- Norma del CEN (resistencia estática): estipula que todo cristaloftálmico debe poder resistir una presión de 100 newtons(equivalente a una masa de 10 kg) aplicada durante 10 segundossobre la superficie convexa sin romperse, sin agrietarse conpérdida de materia y sin deformarse (la flecha no puede variarmás de 4,5 mm). Todas las lentes deben cumplir las exigenciasde esta norma; para validar el cumplimiento se someten a ensayolas lentes más frágiles, es decir, las de potencia negativa. Estas normas establecen mínimos de resistencia a los impactosde obligado cumplimiento para todas las lentes. Los fabricantesson libres de mejorar la calidad de sus productos a partir deestos mínimos. Essilor se ha impuesto unos niveles de exigenciamayores que los de estas normas respecto a la resistencia a losimpactos de sus lentes.

Figura 51: Ensayos de resistencia a los impactosa) Ensayo FDA: se deja caer una bola de acero de16 g de masa y de 16 mm de diámetro desde unaaltura de 1,27 m sobre la cara convexa de la lente. b) Ensayo CEN: se aplica sobre la cara convexa de la lente una carga de 100 newtons durante 10 segundos.

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La resistencia a los impactos es una característica esencialpara proteger los ojos de los usuarios de gafas contracualquier agresión mecánica y aportar a las lentes toda ladurabilidad necesaria. Resulta crucial, además, para las gafasde uso infantil. Los materiales orgánicos han conseguido daruna respuesta satisfactoria a la resistencia a los impactos. Elpolicarbonato, por ejemplo, es su mejor expresión, ya que esprácticamente irrompible.

Normas de resistencia a los impactos actualmente vigentes: Norma ISO 14889, norma ANSI Z 80.1 - 1987, norma ISO2859-1.


Información sobre la radiación solar

La radiación solar que alcanza la tierra no es más que una pequeñafracción del amplio espectro de vibraciones electromagnéticas, queva desde la radiación cósmica hasta las ondas radioeléctricas. Cadaradiación se caracteriza por una frecuencia ν o por una longitud deonda λ= c / ν (c = velocidad de la luz, es decir, 300.000 km/s). Laradiación solar que afecta a la superficie terrestre se sitúa en elintervalo comprendido entre aproximadamente λ= 300 nm y λ=2000 nm y comprende lo siguiente:

- la luz visible, es decir, la que después de haber atravesado loshumores del ojo estimula los receptores retinianos. Según los valoresnormalizados, su longitud de onda está entre λ= 380 nm (violeta)y λ= 780 nm (rojo);

- más allá de lo visible se encuentran los rayos ultravioleta(llamados también simplemente "UV"), con una longitud de ondaentre λ = 380 nm y 280 nm, y que se dividen en dos tipos:

•los rayos UVA (de 380 a 315 nm), cuyo efecto bronceadorresulta bien conocido y•los rayos UVB (de 315 a 280 nm), que pueden causarquemaduras en la piel.La radiación ultravioleta que alcanza la tierra se compone de un95% de rayos UVA y un 5% de UVB. Más allá existen otrasradiaciones, como los rayos UVC (entre 280 y 200 nm), queresultan peligrosas, aunque la capa de ozono que rodea laatmósfera se encarga de detenerlas.

- fuera del espectro visible están los rayos infrarrojos, que seextienden entre λ = 780 nm y λ = 2000 nm, y que sonretenidos por el vapor de agua presente en la atmósfera.La luz visible, pues, no es más que una pequeña fracción delespectro electromagnético, pero que destaca por su interaccióncon el ojo humano y porque nos permiten ver lo que nos rodea.

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B Protección contra la luzEl ojo humano posee varios mecanismos de defensa natural quele permiten protegerse de la luz: el reflejo de cerrar los párpados,la contracción de la pupila, el filtrado por parte de los humoresdel ojo, la adaptación de la retina a la cantidad de luz, etc.,aunque esta protección puede ser insuficiente y la luz podría, porefecto acumulativo, provocar lesiones en la propia estructuraocular. Por eso se recurre a la protección adicional que brindanlas lentes con filtro, ya sea de manera permanente (para mejorarla protección y la comodidad del ojo) o específica (para proteger

el ojo de los rayos de luz intensos). La lente con filtro desempeñauna doble función. Por un lado, reduce la intensidad de la luz quealcanza el ojo y, por otro, absorbe las radiaciones nocivas. Puedeser de transmisión fija (con tono uniforme o graduado) o detransmisión variable, es decir, fotocromática. Seguidamente se analiza por qué es necesaria la protección frentea la radiación solar, se tratan los principios generales de laprotección solar y, finalmente, se describen los distintos tipos delentes con filtro.

Figura 52: Radiación electromagnética y luz solar.

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Luzvisible

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Infrar-rojo

Radar Televi-sión

FM Ondacorta

Ondamedia

Ondalarga

Rayoshercianos

Microondas

Ultravioleta

Rayoscósmicos

RayosY

RayosX

Luz visible Infrarrojo

Wavelength λ (nm)

Longitud de onda λ (m)


Transmisión de la luz a través de las distintasestructuras del ojo

- La luz visible, incluidas las longitudes de ondas cortas de altaenergía, llegan a la retina.

- Los rayos UVA son, en su mayor parte, absorbidos por el cristalino,aunque pueden alcanzar la retina, sobre todo en los niños.

- Los rayos UVB son absorbidos mayoritariamente por la córnea,aunque una pequeña porción llega al cristalino.

- Los rayos UVC son absorbidos en su totalidad por la capa de ozono.

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1. Necesidad de proteger el ojocontra la radiación solar

El sol marca nuestro ritmo de vida y nos aporta luz y calor, si bienno todas las radiaciones que proceden de él son beneficiosas.Algunas de ellas, en especial la radiación ultravioleta y la luz azul,pueden ser peligrosas a largo plazo; a continuación se estudiansus efectos sobre la visión y sobre las estructuras oculares.

Figura 53: Transmisión de la luz a través de las distintas estructu-ras del ojo.

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a. Efecto de los rayos ultravioletaLa exposición a los rayos ultravioleta es una causa importantede lesiones oculares. Algunas de ellas son irreversibles y puedensignificar la pérdida total o parcial de la visión. Másconcretamente, la luz ultravioleta puede originar irritación ocular,sequedad ocular, lesiones de la conjuntiva, fotoqueratitis,oftalmias (o quemaduras de la córnea como la "ceguera de lanieve"), oscurecimiento del cristalino, cataratas precoces ytambién daños en la retina, en particular en los niños.La luz ultravioleta constituye, pues, un peligro cotidiano, másaún cuando su concentración es especialmente elevada: enverano, cuando la intensidad de los rayos solares es máxima, almediodía, cuando el sol alcanza su cenit; en la montaña, ya quela nieve refleja el 80% de la radiación; en lugares elevados,donde su presencia aumenta en un 10% cada 1.000 m, junto almar, puesto que el agua refleja la radiación (20%) o la arena(10%) o en la ciudad, donde las superficies brillantes reflejantanto la luz visible como los rayos UV.Por todo ello es necesario protegerse los ojos, al menos tantocomo se protege la piel.

b. Efectos de la luz azulLa luz azul es la fracción más energética del espectro visible yabarca las longitudes de 380 a 500 nm, de los violetas (380 a420 nm) a los azules (420 a 500 nm). Contiene mucha energía,si bien se dispersa más en la atmósfera que las demás longitudesde onda del espectro visible (según la Ley de Rayleigh). Por esoel cielo nos parece azul cuando está despejado. La luz azul estápresente en la luz directa del sol, pero también es emitida pornumerosas fuentes de iluminación artificial. Al penetrar en el interior del ojo, afecta a la visión y a la retina:

- Efectos sobre la visión: dada su mayor difusión por los mediostransparentes, es un factor importante de deslumbramiento.Además, como el sistema óptico del ojo la enfoca en la partedelantera de la retina, puede provocar una impresión borrosidad.

- Efectos sobre la retina: al igual que la radiación ultravioleta,la luz azul provoca la degradación de las células retinianas(epitelio pigmentario y fotorreceptores). La exposición repetiday/o prolongada a la luz azul puede originar fototraumatismos enla retina. A largo plazo, las consecuencias acumulativas de laexposición a la luz azul se consideran un factor de riesgo en ladegeneración macular asociada a la edad (DMAE) y, por tanto,en la pérdida de agudeza visual.

Llegados a este punto hay que precisar que no todas laslentes solares protegen eficazmente contra los rayosultravioleta ni, menos aún, contra la luz azul. Las lentestintadas que no filtran las radiaciones nocivas protegen el ojodel deslumbramiento causado por la reducción de laintensidad de la luz visible, pero al dilatarse la pupila demanera refleja deja penetrar en el ojo una mayor cantidad deluz y, en consecuencia, un mayor nivel de radiaciones nocivas.Así pues, una lente solar de mala calidad puede ser peor aúnque no llevar protección en los ojos. Resulta absolutamenteinaceptable que los profesionales de la visión ofrezcan estetipo de lentes.

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0,125 τv

Transmission dans le visible

τv

380-780nm

V4

S1

S0

V3V2V1V0

V4V3V2V1V0

Energía

Absorción

Longitud de onda nm

Espectro

Transmisión

Longitud de onda nm

Espectro

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b. Clasificación de las lentes según la transmisiónlumínicaLos filtros de luz se caracterizan por sus propiedades físicas detransmisión lumínica (factor de transmisión τ, curva de transmisión ycorte UV) y también por las características fisiológicascorrespondientes, como el factor relativo de transmisión en el espectrovisible (τν). Este factor τνes específico de la óptima oftálmica y resumelas propiedades fisiológicas del filtro por medio de un número único,que es el cociente del flujo lumínico que emerge de la lente y el flujolumínico que incide sobre la misma, tal y como son percibidos por elojo humano, es decir, ponderados para cada longitud de onda segúnla eficacia espectral relativa νλ del ojo (véase la definición exacta en elcomplemento "Características de las propiedades de transmisión deuna lente oftálmica"). Este factor responde a una definicióninternacional normalizada y permite clasificar las lentes en cincocategorías de transmisión lumínica, que van de 0 (cristales claros) a 4(cristales oscuros). Los criterios de clasificación no sólo se basan en laspropiedades de transmisión de la lente en el espectro visible, sinotambién en las longitudes del espectro correspondientes a los rayosUVA y UVB. Se establecen a partir de lentes planas con un grosor de2,0 mm y en condiciones de incidencia normal.

2. Información general sobre laslentes con filtro

a. Principio de filtración/absorción de las lentesLa materia está compuesta por moléculas constituidas porátomos, que, a su vez, están formados por un núcleo y unoselectrones. La interacción de esas moléculas con la luz setraduce principalmente en una excitación de los electrones, quepasan de un estado electrónico fundamental S0 a un estadoexcitado S1. La diferencia entre estos dos niveles de energíapuede registrarse con un espectrómetro, gracias al cual seobtendrían, según la opción elegida, una representación gráficallamada espectro (o curva) de absorción o bien de transmisión.Los espectros son como huellas características de una moléculao de una determinada cadena de moléculas. Toda la materiaabsorbe luz, pero en zonas distintas del espectro solar. Cuanta mayor densidad electrónica presente el conjunto demoléculas que constituye el polímero (cosa que depende de losátomos y los enlaces entre ellos), más se desplazará el espectrohacia mayores longitudes de onda. En el caso de las lentesincoloras, la propia constitución del polímero basta, en general,para detener la mayoría de los rayos ultravioleta o, de no serasí, permite agregar moléculas adicionales llamadas"absorbedoras de rayos UV" que proporcionan una proteccióntotal. Para lograr una protección suplementaria dentro delespectro visible, por ejemplo en las lentes solares, se incorporanal polímero colorantes que, gracias a su gran densidad deelectrones, desplazan el espectro de absorción visible y de estamanera garantizan el filtrado de la luz.

A cada una de estas categorías de transmisión lumínica lecorresponde una descripción, una indicación de uso y unarepresentación gráfica normalizadas y que se ilustran en la figura55:

- La categoría 0 corresponde a las lentes incoloras o de tonosligeros de uso permanente.

- La categoría 1 corresponde a las lentes de tonos intermedios,que se sitúan entre las incoloras y las solares.

- Las categorías 2, 3 y 4 se refieren a las lentes solares y correspondena niveles de insolación medio, fuerte y excepcional, respectivamente. Los pictogramas también se han normalizado y reflejan de formagráfica y válida internacionalmente el uso recomendado paracada tipo de tono, así como sus límites. Esta clasificaciónnormalizada de los tonos va acompañada de restricciones deuso que el usuario debe conocer, en concreto que no serecomienda utilizar cristales de una intensidad igual o superiora 1 para conducir de noche o que no se recomienda conducircon lentes de la categoría 4.

Figura 54: Modelo teórico de absorción lumínica.

Figura 55: Clasificación de las lentes según la transmisiónlumínica

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PAS DE TRADUCTION

Categoríadel filtro

Dominio delespectro del UV

Dominio del espectro del visible

Valor máximode la transmisión

UV-BτSUVB

280-315 nmUVB(%)

315-380 nmUVB(%)

Valor máximode la transmisión

UV-AτSUVA

De(%)

A(%)

80,0

43,0

18,0

8,0

3,0

100,0

80,0

43,0

18,0

8,0

0

1

2

3

4

τv

τv

0,5 τv1,0

0,125 τv

Transmisiónen el visible

τv

380-780nm

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100

80

60

40

20

0

38

0

40

0

45

0

50

0

55

0

60

0

65

0

70

0

75

0

78

0

τν

λ(nm)

Verre clairou très légèrementteinté

Verremoyennement teinté

Verretrès foncé

Verre foncé

Verrelégèrement teinté

PictogrammesCat. Description

0

1

2

3

4

Luminosité solaire exceptionnelle.Verre non adapté à la conduiteautomobile.

Forte luminosité solaire

Luminosité solaire moyenne

Luminosité solaire aténuée

Intérieur - Ciel voilé

Indications d'usage

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c. Tono y transmisión de una lenteEl tono de una lente viene determinado por la composición cromáticade la luz que transmite, excepto en el caso particular de las lentes deespejo. Es el resultado de la superposición de las radiaciones visiblesque recibe el ojo del observador. Es difícil establecer con precisión las propiedades de transmisión deuna lente sólo a partir del tono. Con todo, se pueden establecerciertos principios generales:• el tono gris es el que transmite las radiaciones visibles másuniformemente,• el marrón presenta una mayor absorción de azul-verde que denaranja-rojo,• la intensidad del tono indica el grado de absorción del espectrovisible,• el tono no guarda relación alguna con la absorción de rayosultravioleta o infrarrojos.Y, al contrario, resulta igual de difícil predecir el color de una lente apartir de su curva de transmisión. La elección del tono se realiza enfunción de determinadas propiedades de absorción buscadas o de laposible tendencia ametrópica del sujeto (con preferencia por el marrónen caso de miopía y del verde en caso de hipermetropía), pero tambiéndepende de los gustos de la persona. También influye la tradicióncultural. Así, los anglosajones consideran que el gris y los colores neutrosson mejores filtros, mientras que la Europa continental prefiere lentesde color marrón porque protegen mejor frente a las radiaciones de laparte inferior del espectro visible y refuerzan el contraste.

Figura 57: Curvas de transmisión según distintos tonos (gris,marrón, verde).

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Figura 56: Descripción e indicaciones de uso correspondientesa las distintas categorías de transmisión lumínica.

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d. Alteración de la visión de los coloresMás allá de la reducción lumínica que suponen las lentes confiltro, cabe plantearse también la alteración cromática queprovocan, ya que todos los filtros de color, al poseer unadeterminada selectividad espectral, deforman inevitablemente lavisión de los colores. Gracias al fenómeno de la adaptacióncromática, el cerebro humano es capaz de minimizar sus efectosy restituir, en gran parte, la escala relativa de los colores naturales.Aun así, este fenómeno presenta limitaciones y los colorespercibidos corresponden a la deformación residual tras laadaptación cromática, lo que sin duda depende del filtro lumínicoy, de forma más precisa, de su selectividad espectral. Eso es lo que ha llevado a desarrollar determinados tipos de tonos(como los PhysioTints®) que minimizan la deformación de loscolores y, en especial, reducen el recorrido cromático deadaptación que debe realizar el sistema visual. El procedimientoseguido se basa en seleccionar, de entre los tonos clásicos decolor marrón, gris, gris-verde o negro, aquel que desde un puntode vista teórico transforme la menor cantidad de coordenadascolorimétricas de una fuente luminosa cromática de referencia(véase la figura 58) y que, desde un punto práctico, sea el másapreciado por los usuarios. Para su determinación se utiliza el cálculo de un índice teórico dereproducción de los colores que suma las distorsiones cromáticasfinales tras una simulación de adaptación cromática basada enmuestras de colores de referencia. Se utiliza para llevar a cabouna primera selección de tonos que posteriormente se evalúanen una muestra de pacientes. De esta manera puede proponersea las personas que llevan lentes solares la opción más cómodavisualmente y elegir los tonos en función de criterios fisiológicosy no sólo subjetivos o estéticos.

Figura 58: índice de distorsión de los colores: campo vectorialde una lente tintada:a) Tono clásico b) PhysioTints®

(Los vectores cortos indican una distorsión débil de los colores,con menor perturbación y mayor comodidad visual).

b

a

PAS DE TRADUCTION

Lentes claraso muy ligeramente coloreadas

Lentes medianamente coloreadas

Lentes oscuras

Lentes muy oscuras

Lentes ligeramente coloreadas

PictogramsCat. Descripción

0

1

2

3

4

Luminosidad solar excepcional. No adaptada para la conducción de automóviles

Fuerte luminosidad solar

Luminosidad solar media

Luminosidad solar atenuada

Interior o cielo nuboso

indicaciones de uso


La transmisión comparada con la absorciónde la luz :La luz que atraviesa la lente experimenta una atenuación debida ala reflexión superficial y la absorción por parte del material. Lareflexión se caracteriza por el factor de reflexión ρν y la absorciónpor la absorción interna αi , es decir, por la proporción de luzabsorbida entre los lados de entrada y salida de la lente (véase másabajo). Así pues, si la absorción fuese del 15%, significaría que seproduciría una reducción interna del flujo lumínico del 15%, quevendría a sumarse a la provocada por la reflexión de la luz sobre lassuperficies de la lente incolora. En el caso de una lente oftálmicaincolora, esta absorción es despreciable, pero si se trata de una lentecon filtro, ésta sería precisamente una de sus funciones. Según se ha definido, la absorción no representa el efecto deatenuación total de la intensidad lumínica de la lente, sino sólo laatenuación interna. Ello explica que normalmente se prefiera hablarde la luz transmitida (la que integra el conjunto de fenómenos queactúan sobre la intensidad lumínica) en vez de luz absorbida, queno tendría en cuenta la absorción interna de la lente.

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Complemento

Características de las propiedades de transmisión de una lente oftálmicaLa luz transmitida por una lente no es otra cosa que la luz queno resulta ni reflejada ni absorbida por ésta. Depende de lacomposición química del material y de los tratamientos a los quese hayan sometido las superficies de la lente.Dicho esto, el flujo lumínico Φτ que alcanza el ojo correspondeal flujo incidente Φ sobre la cara exterior de la lente menos elflujo Φρ reflejado por las dos superficies de la lente y el flujo Φαque pueda absorber el material, es decir, Φτ + Φρ + Φα = Φ. La percepción del usuario es el resultado de la combinación de3 elementos: la intensidad y la composición espectral de la luzincidente, la reflexión y la absorción por parte de la lente y suscorrespondientes selectividades espectrales y, finalmente, lasensibilidad ocular a las distintas radiaciones visibles. A continuación se describen en detalle los diferentes factoresque sirven para caracterizar las propiedades de transmisión,reflexión y absorción de las lentes oftálmicas.

A. Características de la transmisión de unalente oftálmica Factor de transmisión τSe define por la relación τ= Φτ / Φ y caracteriza las propiedadesde transmisión de una lente mediante el producto del flujo lumínicoΦτ que emerge de su superficie de salida y del flujo luminoso Φ queincide sobre la superficie de entrada. Por lo general, este factor secalcula para cada longitud de onda λ de la luz y pasa a adoptar elnombre de factor de transmisión espectral τ(λ).

Curva de transmisiónDescribe las propiedades físicas de la lente como filtro lumínico yrepresenta la variación de su factor de transmisión espectral τ(λ) enfunción de la longitud de onda. Esta curva permite observar laselectividad espectral del filtro.

Factor relativo de transmisión visible τvEste factor es específico de la óptica oftálmica y resume laspropiedades fisiológicas del filtro a partir de un número únicoresultante del cociente del flujo lumínico emergente de la lente y elflujo lumínico incidente en el cristal, tal y como son percibidos por elojo, es decir, con las distintas longitudes de onda ponderadas segúnla eficacia espectral relativa ν(λ) del ojo. Para calcular el factor seemplea la siguiente fórmula:

donde τ(λ) = factor de transmisión espectral del filtro, ν(λ) = eficacialumínica espectral relativa del ojo y SD65(λ) = distribución espectral de laradiación del iluminante normalizado. Este coeficiente τν es el que seutiliza para definir las categorías de tonos de las lentes oftálmicas y suclasificación a partir de la transmisión lumínica.

Figura 59: Transmisión de una lente oftálmica.

τ (λ) . V(λ) . SD65(λ).dλ 380

780

∫

380

780

∫ V (λ). SD65 (λ).dλ

τv =

φλ

60

40

20

(W/m

2.μ

m)

0380 400 450 500 550 600 650 700 750 780

dλ λ(nm)

φλ

60

40

20

(W/m

2.μ

m)

0380 400 450 500 550 600 650 700 750 780

dλ λ(nm)

φλ

60

40

20

(W/m

2.μ

m)

0380 400 450 500 550 600 650 700 750 780

dλ λ(nm)

φλ

60

40

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(W/m

2.μ

m)

0380 400 450 500 550 600 650 700 750 780

dλ λ(nm)

τλ

τ

100

80

(%)

60

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0380 400 450 500 550 600 650 700 750 780

dλ λ(nm)

νλ

100

80

(%)

60

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0380 400 450 500 550 600 650 700 750 780

dλ λ(nm)

νλ

100

80

(%)

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0380 400 450 500 550 600 650 700 750 780

dλ λ(nm)

ν


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Transmisión y corte UVLa óptica oftálmica estudia concretamente las propiedades deabsorción de los rayos ultravioleta y la caracteriza a partir delíndice de transmisión ultravioleta de la lente (UVA y UVB) o de sucorte UV. El índice de transmisión ultravioleta es la proporción deluz transmitida en la zona UVA (315 a 380 nm) y la zona UVB (280a 315 nm) y se expresa en %. El corte UV se determina en la curvade transmisión de la lente por la longitud de onda a partir de lacual la lente transmite menos del 1% de la luz. Se expresa en nm.

B) Características de la reflexión de unalente oftálmica

Factor de reflexión ρSe define por la relación ρ= Φρ / Φ y caracteriza la reflexión en lainterfaz entre dos medios transparentes mediante la correspondenciaentre el flujo lumínico reflejado Φρ y el flujo lumínico incidente Φ.Normalmente se determina el factor de reflexión espectral ρ(λ)

correspondiente a cada longitud de onda λ de la luz incidente.

En un dioptrio que separase el aire de un medio transparentecon un índice de refracción n, el factor de reflexión vendría dadopor la siguiente fórmula descubierta por Fresnel (AugustinFresnel, físico francés, 1788-1827)

ρ =n – 1

n + 1

en condiciones de incidencia lumínica normal. Este factor marcael límite de la penetración de la luz a través del dioptrio y se usacomo coeficiente atenuador aplicado al flujo lumínico incidente.Según esto, un flujo luminoso Φ que atravesase un dioptrio confactor de reflexión perdería una fracción Φρ y pasaría a ser, unavez atravesado el dioptrio, Φ·( 1 - ρ ). Por lo que respecta a laslentes oftálmicas, el fenómeno de la reflexión se produce en lascaras anterior y posterior de la lente y el flujo total reflejadoviene dado por Φρ = Φ · ρ · (2 - ρ), en ausencia de absorcióninterna de la luz.

Factor de reflexión visible ρv

Este factor se utiliza en óptica oftálmica para caracterizar elefecto visual de la reflexión mediante la relación entre el flujolumínico reflejado y el flujo lumínico incidente tal y como sonpercibidos por el ojo, es decir,con las distintas longitudes deonda ponderadas según laeficacia espectral relativa V(λ)

del ojo. Se calcula del modosiguiente:donde τ(λ) = factor de transmisión espectral del filtro, V(λ) =eficacia lumínica espectral relativa del ojo y SD65(λ) = distribuciónespectral de la radiación del iluminante normalizado.

C) Características de la absorción de una lente oftálmica

Factor de absorción αi

Se define mediante la relación αi = Φα / Φin y caracteriza laabsorción de la lente a través de la relación entre el flujolumínico Φα = Φin - Φex absorbido entre los lados de entrada yde salida de la lente y el flujo lumínico Φin que ha penetrado enla lente. Si la absorción de la lente varía en función de la longitudde onda, el factor de absorción espectral interna αiλ de la lentese determina de la misma manera para cada longitud de ondaλ de luz incidente.

La cantidad de luz absorbida al atravesar el material se calculapor medio de la Ley de Lambert (Johann Heinrich Lambert,matemático de origen francés, 1728-1777), que estipula quelas capas de materiales del mismo grosor producen unaabsorción de luz igual (en %) independientemente de laintensidad de la luz (dicho de otro modo, que la absorción esuna función exponencial del grosor). De ello se deduce que elflujo lumínico Φex que alcanza la superficie de salida de la lenteviene dado por la fórmula Φex = Φin . e-kx, donde k es elcoeficiente de extinción específico del material y x el grosor delmaterial atravesado por la luz. El factor de absorción interna seobtiene con la fórmula αi = 1 - e-kx y se aplica como coeficienteatenuador del modo siguiente: Φex = Φin · (1 - αi).

Aplicación: cálculo del flujo lumínicotransmitido por una lente:

Dado un flujo lumínico incidente Φ que alcanza la superficiede una lente,- tras la reflexión parcial en el primer dioptrio, el flujo quepenetra en la lente sería: Φ · ( 1 − ρ ) - este flujo es atenuado al atravesar la lente y pasa a ser Φ · ( 1 − ρ )·( 1 – αi ) al llegar a la segunda cara de la lente- entonces se produce una nueva reflexión y el flujo emergentees el siguiente: Φτ = Φ · ( 1 − ρ )2 · ( 1 – αi ).

( )2

ρ (λ) . V(λ) . SD65 (λ).dλ 380

780

∫

380

780

∫ V (λ). SD65 (λ).dλ

ρv =


Categorías

0

1

2

3

4

PHYSIOBRUN PHYSIOGRIS PHYSIOXV PHYSIOBLACK

280

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

330 380 430 480 530 580 630 680 730 780

τν

Categoría 0

Categoría 1

Categoría 2

Categoría 3

Categoría 4


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Figura 60 : Gama PhysioTints®.

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Figura 61: Curvas de transmisión correspondientes a las distintas categorías de intensidad (CR39 marrón, categorías 0 a4).

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3. Lentes con filtro de transmisión fija

a. Lentes solares

La protección frente a la radiación solar consiste, por una parte,en reducir el nivel de intensidad de la luz visible (entre el 60 y el95%) y, por otra, en eliminar las radiaciones nocivas, enparticular las ultravioleta. Para conseguirlo, la lente solar debedesempeñar una función doble: debe eliminar los rayosultravioleta (lo que se consigue con el material) y reducir laintensidad de la luz visible (a través de la coloración de la lente). La anterior definición internacional establece 3 categorías delentes que pueden usarse para la protección contra los rayossolares:

- categoría 2 (τν del 43 al 18%) para insolaciones medias,- categoría 3 (τν del 18 al 8%) para insolaciones fuertes,- categoría 4 (τν del 8 al 3%) para insolaciones excepcionales.

La transmisión de rayos UVA (λ= 315 a 380 nm) debe tener unvalor máximo equivalente a τν en el caso de la categoría 2, quese reduce a la mitad en las categorías 3 y 4. La de rayos UVB (λ= 280 a 315 nm) no puede sobrepasar la décima parte del valorτν sea cual sea la categoría de tono.

La eliminación de los rayos ultravioleta es, además, un factoresencial de la protección solar. Hay que señalar que, a pesar deque los materiales orgánicos de alto índice los bloqueansistemáticamente, no sucede lo mismo con el CR39, al cual debeañadirse obligatoriamente un absorbedor de rayos UV. Esteaditivo se incorpora al monómero (lentes solares planasfabricadas en grandes tiradas de producción) o bien aplicarseen la superficie (lentes correctoras fabricadas a medida). Huelgadecir que no deben comercializarse lentes que no filtren losrayos UV, ya que pueden ser más perjudiciales que beneficiosas.Por desgracia, no todas las lentes solares que se comercializansiguen esta pauta, por lo que resulta indispensable que losprofesionales consulten al fabricante las características exactasde las lentes antes de ofrecerlas a sus pacientes o clientes.

Por otra parte, el filtro solar puede ser selectivo desde el puntode vista espectral, es decir, puede eliminar determinados coloresdel espectro y/o provocar que se transfiera una parte concretadel espectro. Esta selectividad se emplea sobre todo paraeliminar los rayos ultravioleta y la luz azul.

En el anterior capítulo sobre tratamientos antirreflejantes seanalizaron los beneficios para la vista de estos tratamientosrealizados en la cara posterior de las lentes tintadas. Pero, másallá del confort visual que proporcionan estas lentes, algunostratamientos antirreflejantes se aplican de forma especial parareducir la reflexión en la superficie posterior de las lentes solaresno sólo de la luz visible, sino también, de forma específica, de laradiación ultravioleta (por ejemplo Crizal Sun®).

b. Lentes que filtran los rayos ultravioleta y laluz azul

1) Lentes con melanina incorporadaLa melanina es un pigmento natural presente en el cabello, lapiel y los ojos. Protege contra los efectos nocivos del sol, enparticular de los rayos ultravioleta y la luz azul, y aporta a la piel,por ejemplo, su característico tono bronceado. A nivel ocular,actúa contra la degradación de las células retinianas al absorberlos fotones y disipar su energía. Por lo general, la cantidad demelanina que contiene el organismo de forma natural es mayorcuanto más oscuro sea el color de los ojos, el cabello o la piel.


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Si se intercala entre esta luz reflejada y el ojo un filtro polarizador deeje vertical (cuya dirección de polarización es perpendicular al planode vibración de la luz reflejada) es posible eliminarla totalmente. Elfuncionamiento de las lentes polarizadas se basa en este principio.

Figura 62: Funcionamiento de una lente polarizada:a) Polarización de la luz reflejadab) Eliminación gracias al filtro polarizador.

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Las lentes que contienen melanina incorporan en su composiciónpigmentos de melanina sintética, dentro del propio vidrio, lo querefuerza la protección natural del ojo. Entre las propiedades deestas lentes destaca su capacidad para proteger contra eldeslumbramiento ambiental (provocado, básicamente, por la luzazul), mejorar el contraste de la visión y contribuir a frenar elenvejecimiento de la retina y la piel que rodea los ojos. Eliminanel 100% de los rayos UV y el 98% de la luz azul y de esta maneraayudan a preservar la visión de los usuarios.Son lentes de color marrón fabricadas en policarbonato a las quese añade una película tintada de grosor uniforme en la masa,durante la fabricación, sobre la cara delantera de la lente, quedespués se recubre con un tratamiento protector. De esta maneraproporcionan un tono natural y uniforme, independientemente dela potencia de la lente. Las lentes de melanina van dirigidas enespecial a los niños, para los que la protección resulta esencial; alas personas de ojos claros y piel blanca, que no tienen tantaprotección natural; y a las personas de más de 60 años, puestoque la protección natural se reduce con el paso de los años.

2) Tonos para uso deportivoLa práctica deportiva a menudo requiere llevar una protecciónocular especial. El entorno, las condiciones de luminosidad ylas limitaciones visuales dependen del deporte practicado, porlo que el tipo de cristal que se recomiende dependerá deldeporte en cuestión. Al margen de la corrección óptica, la lentedesempeña, gracias a su tono específico, un papel de refuerzode la percepción de los contrastes, lo que optimiza elrendimiento visual de los deportistas. Para dar respuesta a esta demanda, se ha ensayado una gamade tintes de uso deportivo (llamados SOL-utions™) encolaboración con deportistas de alto nivel. Esta gama secompone de distintos tipos de tonos, cada uno de ellosadaptado específicamente a las particularidades del deporte oactividad en concreto. Así, por ejemplo, la práctica del golfrequiere lentes de tono marrón claro (categoría 2), el ciclismolentes polarizadas amarillas (categoría 2), los deportes náuticoslentes polarizadas marrones (categoría 3), el alpinismo lentesmarrón oscuro (categoría 4), etc. Los colores se realizan sobre lentes de policarbonato, ya quealigeran el peso y resisten los impactos. Todas las lentes de estagama eliminan el 100% de los rayos UV y, como mínimo, el 92%de la luz azul y garantizan una perfecta protección ocular quemejora la percepción de los contrastes. Además, se les puedeincorporar en la cara posterior un tratamiento antirreflejante,que protege de los rayos UV, específico para lentes solares(Crizal® Sun) y, en la cara anterior, un acabado de espejo (FlashClean Touch opcional).

c. Lentes polarizadasLa luz es una vibración electromagnética que se propaga entodos los planos alrededor de su dirección de propagación.Cuando es reflejada por una superficie plana, se polariza, esdecir, pasa a vibrar en un único plano, el perpendicular al planode incidencia (que viene definido por la dirección del rayo de luzy la normal de la superficie en el punto de incidencia). Porejemplo, cuando la luz del sol se refleja en una superficiehorizontal como la del suelo o el agua, pasa a vibrar únicamenteen el plano perpendicular al plano vertical que atraviesa el puntode incidencia y que incluye la dirección de reflexión de la luz(véase la figura 62). En este plano, el eje de vibración de la luzes horizontal.

Ventajas de las lentes polarizadas

Las lentes polarizadas suponen dos grandes ventajas para laspersonas que llevan gafas de sol. Por un lado, reducen eldeslumbramiento y, por otro, refuerzan la percepción del relievey de los colores. Ambas cosas son posibles gracias a laeliminación de la luz reflejada horizontalmente. Esta luz reflejadapor reverberación no sólo es muy intensa y una de lasprincipales causas de deslumbramiento, sino que ademásresulta molesta porque se superpone a la luz que emite el objetocontemplado. Eliminándola de forma selectiva, se suprime unade las causas del deslumbramiento y de la perturbaciónluminosa del contraste. El resultado es una visión más cómoday agradable gracias a la reducción de la fatiga visual vinculadaal deslumbramiento y gracias a la mejora del contraste de losobjetos.


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Cómo reconocer una lente polarizada

Resulta relativamente sencillo verificar si una lente es o no polarizada.Basta con observar, a través de ella, la intensidad de la luz reflejada,por ejemplo por el suelo o el capó de un coche, o la luz emitida poruna pantalla de cristal líquido o plasma girando la lente sobre su eje.Si la luz resulta atenuada o desaparece por completo en undeterminado ángulo o resulta máxima en una orientaciónperpendicular, la lente está polariza. En cambio, si la intensidad de laluz no varía, la lente no está polarizada.

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En comparación, las lentes solares tradicionales contribuyen areducir el deslumbramiento provocado por el sol y sus reflejosúnicamente a través de la disminución global del nivel detransmisión de la luz visible. No actúan de forma específica sobrela molesta luz reflejada y sólo aportan un confort visual limitadoa diferencia de las lentes polarizadas.

En cuanto a la calidad del filtrado de las lentes polarizadas, valela pena destacar las particularidades siguientes:

- La atenuación de la luz es consecuencia, por una parte, delpropio principio de la polarización: la eliminación de todas lasondas que no vibran en el plano vertical.

- Las películas polarizadoras siempre son tintadas, normalmentede gris, gris-verde o marrón, aunque también pueden adquirir otroscolores y su intensidad puede llegar a la categoría 3.

- Los filtros polarizadores no protegen de forma natural de losrayos UV. Esta cualidad depende de la calidad del material al queestén asociados y/o del tratamiento concreto al que dicho materialse haya sometido.

Además, cabe señalar que la utilización de lentes polarizadaspuede dar lugar a la aparición de fenómenos curiosos:

- La percepción de los tonos azules o púrpuras en determinadosparabrisas de vehículos a causa de la polarización de la luz quetransmiten (y que es el resultado de su composición o deltratamiento al que han sido sometidos).

- Una disminución considerable, o incluso eliminación, de la luzal observar pantallas de cristal líquido o de plasma (por ejemplo deGPS, teléfonos, ordenadores portátiles, televisores, etc.) debido aque la luz que emiten está polarizada. Este problema se ha resueltoen la actualidad polarizando la luz oblicua en vez de la horizontal.

Los filtros polarizadores se obtienen, por ejemplo, estirando capas deacetato de polivinilo (o PVA) de intensidad reforzada con colorantes. Elgran estiramiento de las moléculas logra polarizar la luz. En cuanto a laslentes oftálmicas, ya sean solares afocales o correctoras, el efectopolarizador se consigue incorporando una película polarizadora muy finaen el interior del propio vidrio en el momento de su fabricación (véase elsiguiente complemento). Esta película posee una orientación concreta y,por tanto, debe insertarse en la lente teniendo en cuenta la disposiciónaxial que se haya prescrito (por ejemplo eje de astigmatismo u orientaciónde una lente progresiva). Para ello, las lentes polarizadas correctorasincluyen puntos de referencia permanentes (grabados) o provisionales(marcas) que facilitan su orientación en el momento del montaje. Laslentes polarizadas se fabrican principalmente a base de CR39 ypolicarbonato, pero también pueden ser lentes orgánicas de alto índiceo lentes minerales.

Figura 63: Beneficios de las lentes polarizadas:a-a’) Antideslumbramientob-b’) Refuerzo del contraste.

Las lentes polarizadas tienen un campo de aplicación muy extensopor lo que respecta a las lentes solares, ya que además de atenuarla luz sirven para reducir el deslumbramiento y mejorar el contraste.Resultan especialmente útiles para conductores, amantes de lasactividades náuticas o pescadores, puesto que eliminan la luzreflejada por el pavimento mojado o la superficie del agua.Aunque la polarización se utiliza ampliamente en las lentes solaresafocales, su utilización en las lentes correctoras (unifocales yprogresivas) es más reciente y su empleo todavía no está muyextendido. La gama de lentes Xperio™ (que significa "eXperiencethe outdoors like never before") pretende dar impulso a estemercado.


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d. Filtros especialesEl objetivo de estos filtros es transmitir selectivamentedeterminadas radiaciones y absorber otras de forma total oparcial. Pueden desempeñar dos funciones distintas:

- proteger los ojos reduciendo o anulando la nocividad dedeterminadas longitudes de onda y/o atenuando la energíalumínica que penetra en ellos;

- estimular los ojos mediante la transmisión selectiva dedeterminadas longitudes de onda con la intención de mejorar lapercepción visual.

Existen numerosos filtros, entre los que destacan los ejemplossiguientes:

Filtros que bloquean los rayos ultravioletaLos filtros que mejoran la absorción natural de los rayosultravioleta por medio de materiales orgánicos y mineralesincoloros pueden aplicarse para proteger los ojos de estasradiaciones. Para que el usuario pueda llevar siempre estaslentes, se buscan filtros que sólo atenúen ligeramente latransmisión del espectro visible. Por ejemplo, el bloqueo derayos UV a través de un material tradicional como el CR39, de355 nm, puede llegar hasta los 400 nm si se aplica untratamiento superficial consistente en un filtro ultravioletaasociado a un ligero tono marrón de categoría 0 (figura 64a). Delo contrario, la lente adquiriría un tono amarillento.Por lo general, los materiales orgánicos filtran mejor los rayosultravioleta que los minerales y, entre los orgánicos, losmateriales de alto índice (incluido el policarbonato) filtran mejorque el CR39.

Filtros que mejoran el contrasteEstos filtros absorben los rayos ultravioleta y la luz azul, ytransmiten específicamente la parte central del espectro visible.Por ejemplo, un filtro de color amarillo claro (categoría 1) eliminala difusión de los azules y transmite, en concreto, las longitudesde onda cercanas al punto máximo de sensibilidad ocular (figura64b). De esta manera, permite mejorar la percepción delcontraste en días nublados y resulta de utilidad paraconductores, montañeros o cazadores. Del mismo modo, unfiltro de color amarillo anaranjado de una intensidad superior alas categorías 1, 2 o 3 filtra los rayos ultravioleta y azules hasta400, 445 y 455 nm, respectivamente, y transmite de formaespecífica la parte central del espectro (figura 64b). Suaplicación puede mejorar la visión y el confort visual en personascon problemas de ambliopía o afaquia.

Filtros de alta absorciónSon filtros que absorben los rayos ultravioleta y la parte inferiordel espectro visible y que sólo transmiten la parte superior. Porejemplo, un tratamiento de color marrón rojizo oscuro (categoría3 o 4) que corte cualquier radiación hasta 445 nm (categoría 3)o 560 nm (categoría 4) y transmita selectivamente la partesuperior del espectro visible permite reducir el estímulo de lascélulas retinianas (bastones), lo que posibilita que el sistemaescotópico entre en reposo a la vez que mantiene la agudezavisual (figura 64c).

Las lentes orgánicas fabricadas a partir de CR39 permitenadoptar numerosos filtros, tanto si son afocales como si soncorrectoras. Pueden aplicarse eficazmente en pacientes afectadospor ambliopía, afaquia, albinismo, degeneración macular asociadaa la edad (DMAE), retinopatía diabética, retinitis pigmentaria oglaucoma. Estos filtros protegen contra los rayos ultravioleta,mejoran la visión del contraste y aportan un mayor confort visual,al mismo tiempo que potencian la agudeza visual. Por desgracia,no existe una relación unívoca entre las características del filtro ylos trastornos visuales y el confort que pueden aportar. Tan sólola realización de pruebas con el paciente, en condiciones de usoreales y ensayando con distintas caras, permite determinar el tonoy la intensidad más apropiados.

Figura 64: Curvas de transmisión de algunos filtros especiales:a) filtro UV sobre Orma (UVX®)b) filtro amarillo (Kiros®) y amarillo anaranjado (Lumior®) c) filtro marrón rojizo (RT®).

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ComplementoTecnología de fabricación de lentes con filtro de transmisión fijaColoración interna de la masa y coloración portratamiento superficial

Desde el punto de vista del proceso de fabricación puedendistinguirse dos grandes categorías de lentes tintadas:

- lentes teñidas en la propia masa, es decir, lentes cuyo materialde fabricación ya incorpora el color antes del retallado;

- lentes teñidas mediante tratamiento superficial. El tratamientode coloración se aplica una vez retalladas. Estas dos técnicas se utilizan tanto con las lentes orgánicas comocon las minerales. La elección de uno u otro tipo depende delmaterial, naturalmente, pero también de limitaciones logísticas,en concreto del volumen de fabricación. Globalmente podríadecirse que la gran mayoría de lentes solares afocales sefabrican mediante coloración interna de la masa, mientras quela gran mayoría de lentes solares correctoras se elaboranmediante tratamiento superficial.

A. Lentes orgánicas

1. Coloración interna de la masa :Los materiales orgánicos teñidos internamente en la masa seemplean exclusivamente para fabricar lentes solares afocales yhan dejado de utilizarse en las correctoras. En cuanto a losmateriales termoendurecibles, se obtienen añadiendo, almonómero, distintos colorantes en el momento de la formulacióny antes de la polimerización. Los materiales termoplásticos, ymás concretamente el policarbonato, integran los colorantesdesde la fabricación de los gránulos poliméricos o bien desde elmomento en que se realiza la fusión del polímero, anterior alproceso de inyección. A todos estos materiales se les incorporannormalmente absorbedores de rayos UV, que mejoran laprotección contra la radiación. Los materiales orgánicos teñidosinternamente en la masa permiten producir grandes tiradas delentes solares planas, de todos los tonos e intensidades.

2. Coloración mediante impregnación superficial:Consiste en impregnar de colorantes las superficies de la lente. Selleva a cabo por inmersión en una solución que contiene colorantes ydistintos coadyuvantes que favorecen la coloración. Los colorantespenetran en el material hasta un grosor aproximado de 6 a 10 micras.La coloración se suele efectuar antes del tratamiento endurecido. La intensidad del tono viene determinada por la naturaleza y laconcentración de colorante, así como por la duración de lainmersión, que puede durar entre un minuto, en el caso de lostonos más claros, y 2 horas, en el de los más oscuros. El colordel tinte se obtiene combinando las concentraciones relativas delos tres colorantes primarios: azul, amarillo y rojo. A partir deellos se consigue una paleta de tonos ilimitada. La coloraciónpuede ser, además, uniforme en toda la lente, degradada (másintensa en la parte superior que en la inferior), doblementedegradada (por la parte inferior y por la superior) e inclusotricolor, combinando un degradado doble con un fondo de coloruniforme. El degradado se consigue desplazando la lente en elbaño de coloración: se sostiene con una pinza, se sumerge porcompleto, con la parte superior hacia abajo, y después se retiradel baño muy lentamente y se deja la parte superior más tiempoen contacto con el baño, de manera que se impregna más de loscolorantes que la parte inferior de la lente.

La coloración de las lentes orgánicas ofrece muchasposibilidades. El procedimiento es relativamente sencillo. Laslentes pueden teñirse por separado, por parejas o por lotes, paralo que se recurre a patrones. La experiencia y el "buen ojo" delprofesional encargado de la coloración resultan esenciales, yaque la coloración de lentes orgánicas es un arte en sí misma.

Figura 65: Coloración de lentes orgánicas por impregnación superficial.

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3. Coloración por impregnación de una capa detratamiento:Aunque el CR39 es muy permeable a la coloración, no sucede lomismo con todos los materiales, en particular si se trata determoplásticos como el policarbonato. En este caso deberárecurrirse a distintas técnicas de coloración en función de lascualidades de absorción que se pretenda obtener. Por ejemplo,puede atacarse la superficie con rayos UV y difundir los colorantespor el material a partir de la superficie de las lentes o también sepuede aplicar en la cara posterior de la lente un tratamientoteñible que posteriormente se impregna de colorantes.

4. Coloración por sublimación:Este procedimiento es más reciente y consiste en imprimir en unahoja de papel especial la tinta del color con el que se impregnaránlas lentes. La hoja se coloca encima de las lentes, que se disponensobre una bandeja y se aíslan por medio de un soporte que rodeacada lente. A continuación, se introduce el conjunto en un hornoal vacío que posibilita la transferencia de la tinta a la lente al pasarde estado sólido al gaseoso (sublimación) y depositarse sobre lasuperficie de la lente. Luego, se introducen las lentes en un hornodurante varias horas a 150 °C, lo cual permite que los colorantesatraviesen la superficie y se adhieran al sustrato. Este procedimiento de coloración por sublimación, desarrolladoinicialmente para teñir materiales orgánicos de índice muy altoque no podían tratarse por inmersión, podría abrir una nuevaera en la coloración de las lentes. Además de que permite teñirnuevos materiales, posee la ventaja de ser un procedimientolimpio, ya que utiliza hojas impresas en lugar de polvosquímicos. Esto elimina el riesgo de emisiones nocivas, evita tenerque reciclar los baños de color y no consume agua. Tiene, pues,todos los ingredientes para su implantación a largo plazo.


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5. Coloración por inserción de una películaLas lentes polarizadas son un caso particular dentro de lacoloración de las lentes, ya que se obtienen introduciendo unapelícula muy delgada de acetato de polivinilo (PVA) teñido de ungrosor aproximado de entre 35 y 40 micras en el mismo núcleode la lente orgánica. Para fabricar lentes graduadas, se utilizandos técnicas distintas:

- la tecnología de la capas incrustadas ("embedded films")aplicada a los materiales termoplásticos (por ejemplo el CR39®),y que consiste en introducir una lente polarizada dentro delmolde, rellenar con monómero a ambos lados de la película yefectuar la polimerización.

- la tecnología de obleas ("wafers"), que se emplea con laslentes de policarbonato. Consiste en la fabricación de láminaspolarizadoras formadas por una película polarizadora que seencierra entre dos finas capas de policarbonato, con un grosortotal de aproximadamente 0,6 mm. El conjunto se coloca en lacara delantera de los moldes (o insertos) que se introducen enla prensa encargada de inyectar el material. En los dos casos, la película polarizadora queda atrapada entrelos dos lados del material. Estos procedimientos permitenfabricar básicamente lentes semiacabadas unifocales oprogresivas que seguidamente se pulen por la cara posterior. Enla fabricación de lentes solares polarizadas se emplean técnicasidénticas, aunque a gran escala. Como ya se ha visto anteriormente, las capas polarizadorasposeen una orientación especial (eje de polarización vertical),por lo que deben introducirse en la lente teniendo en cuenta eleje prescrito en caso de astigmatismo o la orientación en casode superficie progresiva. Así, aunque el proceso de fabricaciónde lentes polarizadas es relativamente simple cuando se tratade lentes afocales solares (que pueden orientarseposteriormente), resulta más complejo en el caso de las lentescorrectoras (que deben orientarse en el momento de fabricarse).

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Figura 66: Coloración por sublimación.

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Figura 67: Lentes polarizadas: introducción de la película polarizadora dentro de la lente.


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B. Lentes minerales

1. Coloración interna de la masa:La coloración interna en la masa de material mineral se consigueincorporando a la composición sales metálicas con propiedadesde absorción concretas, como, por ejemplo, sales de níquel ycobalto (púrpuras), cobalto y cobre (azules), cromo (verdes),hierro y cadmio (amarillas), oro, cobre y selenio (rojas), etc. Estosmateriales para teñir la masa se utilizan esencialmente para lafabricación en serie de lentes afocales solares y protectoras.También existen algunos materiales que tiñen ligeramente lamasa (de tono marrón, gris, verde o rosa) y que actúanespecíficamente como filtros. Se emplean en la fabricación delentes correctoras, aunque su uso es actualmente muy limitado.Presentan el inconveniente de que la intensidad del tonodepende del grosor de la lente, por lo que han sido relegadaspor las lentes orgánicas.

2. Coloración por tratamiento superficial:La coloración superficial de lentes minerales se realizadepositando al vacío sobre una de las caras de la lente unrevestimiento de compuestos metálicos. Las lentes se calientanhasta los 200-300 °C y el revestimiento se deposita por laevaporación en una atmósfera de alto vacío (10-5 milibares) demateriales como, por ejemplo, óxidos de cromo, de molibdenoo de titanio mezclados con monóxido de silicio o fluoruro demagnesio. Según los materiales utilizados y el color y laintensidad buscados, el revestimiento puede estar formado poruna sola capa gruesa y continua, o bien por la superposición dedistintas capas delgadas alternas con un grosor total del ordende una micra. La intensidad de la coloración viene determinadapor el grosor de la capa depositada y el color por los materialesutilizados. Los óxidos producen normalmente tonos marrones,mientras que los grises se obtienen sobre todo a partir de unamezcla de metal y compuestos transparentes como la sílice. Lascapas aplicadas presentan una distribución uniforme para queel color de la lente también lo sea. La paleta de tonos quepueden realizarse es, con todo, limitada. La tecnología aplicadaa la coloración de las lentes minerales es sofisticada, parecida ala de los tratamientos antirreflejantes.

Figura 68: Principio general del fotocromatismo.

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4. Lentes con filtro de transmisiónvariablea. Principio general del fotocromatismo

La protección que ofrece una lente protectora de transmisión fijaes eficaz, pero tiene el inconveniente de no ser aplicable a cualquiersituación. Por ejemplo, si la lente es solar, resulta demasiado oscurapara su uso en interiores, mientras que si es de baja intensidadresulta excesivamente clara para usarse en el exterior. Las lentesfotocromáticas, en las que la transmisión varía en función de laintensidad de la luz y se adapta a las distintas condiciones deiluminación, son una solución a este problema. Además de sus propiedades filtrantes de la luz visible, estas lentestambién poseen la cualidad de eliminar totalmente las radiacionesUVA y UVB. Cuando se llevan permanentemente constituyen unaverdadera barrera protectora y pueden contribuir a conservar lavista a largo plazo.

Desde una perspectiva técnica, las lentes fotocromáticas (del griego "fotós"= luz y "croma" = color) poseen la propiedad fundamental de oscurecersebajo la acción de los rayos ultravioleta y aclararse en su ausencia o por laacción del calor. Esta particularidad es reversible y las propiedades detransmisión de la lente oscilan entre dos extremos: el estado de claridad,llamado "no activado" y el estado de oscuridad, llamado "activado". Desdeel punto de vista de la química, el fotocromatismo es una transformaciónreversible entre dos estados que confieren al cristal diferentes propiedadesde transmisión y color. El funcionamiento es el siguiente: los rayosultravioleta (cuya longitud de onda oscila entre 340 y 380 nm) aportan laenergía necesaria para la transformación química que provoca eloscurecimiento de la lente, mientras que el calor ambiental induce elregreso al estado de claridad normal.

De este principio general se derivan distintas consecuencias:- Puesto que el fotocromatismo se activa mediante los rayos

UV, las lentes fotocromáticas pueden oscurecerse en ausenciade insolación visible, por ejemplo cuando el cielo está gris.

- Dado que la intensidad del tono adquirido por la lentedepende del equilibrio entre el número de moléculas activadaspor los rayos UV y el de moléculas desactivadas por el calorambiental, las lentes fotocromáticas tienen tendencia aoscurecerse menos cuando hace calor que cuando hace frío.

- Además, como el oscurecimiento viene dado por los rayos UV yéstos son total o parcialmente bloqueados por las lentes, elfotocromatismo no funciona en interiores y, en particular, no oscurecelas lentes (o las oscurece poco) a través del parabrisas de un vehículo (aexcepción de un tipo concreto de lentes que se activan con la luz visiblepero que, precisamente por eso, siempre están ligeramente tintadas).


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Figura 69: Principio de funcionamiento del fotocromatismo orgánico.

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Las lentes fotocromáticas orgánicas se basan en varias de estasmoléculas simultáneamente. Sus efectos combinados permitenobtener, según la proporción, los tonos grises o marrones quepiden los clientes.

El desarrollo de lentes fotocromáticas orgánicas ha avanzadotanto que actualmente se dispone de distintas versiones, porejemplo una de menor intensidad pero de cinética más rápidacon nuevos tonos (Transitions® light) que permite adaptar laoferta a las distintas tendencias o estilos de vida de los clientes.

b. Fotocromatismo y lentes orgánicas

Las lentes fotocromáticas orgánicas son de apariciónrelativamente reciente. No empezaron a generalizarse hasta ladécada de 1990, tras el lanzamiento de las primeras lentesTransitions®, es decir, 25 años más tarde que las lentesfotocromáticas minerales. El principio del fotocromatismomineral no resultaba aplicable a los materiales orgánicos porquelas estructuras y dimensiones de las moléculas son muydistintas. Era necesario, pues, descubrir otro tipo de moléculas.El efecto fotocromático de las lentes orgánicas procede de laincorporación al material o la aplicación de capas decompuestos fotosensibles que, bajo la acción de determinadasradiaciones UV, experimentan un cambio de estructura quemodifica sus propiedades de absorción de la luz visible. Seutilizan diferentes familias de moléculas que puedenexperimentar diferentes tipos de modificaciones estructurales:ruptura de enlaces, formación de enlaces, isomerizaciones, etc. Para ilustrar este fenómeno, a continuación se describe elprincipio de funcionamiento de una molécula fotocromáticaempleada en las lentes Transitions® (figura 69): bajo la acción delos rayos ultravioleta, la molécula se abre y se despliega en elespacio de forma que adquiere temporalmente unaconfiguración plana, una posición en la cual la deslocalizaciónde los electrones es máxima y provoca una fuerte absorción dela luz visible, lo que hace que la lente se oscurezca. Una vez hacesado la estimulación, la molécula regresa a su estado inicialincoloro a consecuencia de la temperatura ambiente.


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ComplementoCaracterísticas de las propiedades de las lentes fotocromáticas Transmisión en estado claro y oscuroLas propiedades de transmisión lumínica de una lentefotocromática se ven reflejadas claramente en las respectivascurvas de transmisión o coeficientes τv obtenidos en estadoclaro y oscuro. La variación de transmisión creada por elfenómeno fotocromático también está perfectamente descrita.Las generaciones más avanzadas de lentes fotocromáticasorgánicas proporcionan rendimientos bastante notables. Por unaparte, son totalmente transparentes en estado claro (τv > 90%)y, por otra, ofrecen niveles de tintado solar de categoría 3 enestado oscurecido (τv < 20%), siempre y cuando latemperatura ambiente sea moderada.

los rayos ultravioleta. En las lentes fotocromáticas orgánicasintervienen distintas moléculas (Transitions VI utiliza entre 5 y 7,según la versión). Cada una de ellas tiene la propiedad deabsorber una parte concreta del espectro de la luz visible.Cuando estas sustancias no reaccionan todas al mismo tiempo,se produce una variación del color de la lente durante elfenómeno fotocromático (el llamado "efecto camaleón"). Estaparticularidad, propia de las primeras generaciones de lentesfotocromáticas orgánicas, ha sido corregida en buena medidaen las generaciones siguientes.

Sensibilidad a las condiciones climáticasEl calor ambiental estimula de forma natural el aclaramiento dela lente fotocromática y garantiza la reversibilidad del fenómeno.Se produce, pues, una reacción antagónica entre los rayosultravioleta y el calor. Con la misma radiación ultravioleta, laslentes fotocromáticas tienen tendencia a oscurecerse máscuanto más baja es la temperatura. Eso explica que el mismocristal fotocromático se oscurezca más en la montaña en inviernoque en la playa en verano. Para describir este efecto, se midela capacidad de oscurecimiento de la lente en distintascondiciones climáticas simuladas, en especial en condiciones deelevada temperatura (35°C/95°F). Las diferencias obtenidas enlas distintas curvas de oscurecimiento resultantes reflejan elefecto real de las condiciones climáticas sobre el fenómenofotocromático.

Evolución con el paso del tiempoCon el tiempo, las propiedades del fotocromatismo de las lentesorgánicas varían. La oxidación de las moléculas fotosensibleshace que el alcance del efecto fotocromático tenga tendencia areducirse. Así, al cabo de unos años, la lente se oscurece un pocomenos que al principio. Resulta interesante, por tanto, medir enel laboratorio la magnitud real de estos cambios. Para ello, seselecciona una lente recién salida de la fábrica y se miden suscinéticas de oscurecimiento y aclaramiento. Posteriormente, lalente se envejece de manera artificial exponiéndola a unaradiación ultravioleta intensa durante 200 horas. Entonces sevuelven a medir las cinéticas del fotocromatismo y se comparancon las obtenidas inicialmente para cuantificar la variación delas propiedades de la lente.

Todas las propiedades de las lentes fotocromáticas mencionadasse miden en laboratorio por medio de instrumentos de granprecisión que tratan de recrear artificialmente las condicionesclimatológicas reales en las que se usarán.

Cinéticas de oscurecimiento y aclaramientoLas propiedades fotocromáticas normalmente se representanpor medio de las curvas de oscurecimiento y aclaramiento de lalente. Éstas muestran la evolución de τv en función del tiempoen las fases de oscurecimiento y posterior aclaramiento de lalente a una temperatura de 23°C /73° F. En el ejemplo de lafigura 71, puede apreciarse que el valor τv desciende en la fasede oscurecimiento y aumenta en la de aclaramiento posterior.La pendiente de las curvas muestra que el oscurecimiento essignificativamente más rápido que el posterior aclaramiento.

Estabilidad del colorEl fotocromatismo de una lente se consigue introduciendomoléculas fotosensibles que reaccionan al ser estimuladas por

Figura 70: Curvas de transmisión en estado claro y estadooscuro (Transitions VI gris y marrón)(Fuente: Transitions® Optical).

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Figura 71: Cinéticas de oscurecimiento y aclaramiento (Transitions VI gris y marrón) (Fuente: Transitions® Optical).

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Rendimiento de las lentes fotocromáticas orgánicasA lo largo de las numerosas generaciones de lentes que se hanido sucediendo, las lentes fotocromáticas han experimentadomejoras considerables. Partiendo del ejemplo de las lentesTransitions® VI, procederemos a evaluar sus características:

- Tan transparente como una lente incolora en estado inactivo(figura 72a): en estado claro, las lentes fotocromáticas muestranuna transmisión de alrededor del 90% que llega al 95% siincorporan tratamiento antirreflejante. Así pues, se mantienencompletamente claras cuando están inactivas y, en caso de llevartratamiento antirreflejante, son más transparentes incluso quelas lentes incoloras. Cabe destacar asimismo que el tratamientoantirreflejante, además de mejorar su transparencia, favorecetambién el fenómeno fotocromático, ya que aumenta laintensidad de la luz que penetra en la lente, por lo que resultaespecialmente recomendado para las lentes fotocromáticas.

- Tan oscuro como una lente solar en estado activo (figura72b): cuando se ha oscurecido, la transmisión de la lentedesciende hasta el 12 o 15% tras una activación total de 15 mna 23°C/73°F, por lo que alcanza el mismo nivel que un filtro decategoría 3. Por ello, las lentes fotocromáticas pueden competircon las solares, si bien el tono gris se oscurece ligeramente másque el marrón.

- Cinética de oscurecimiento muy rápida (figura 72c): al cabode 30 segundos de la activación, la transmisión de la lentedesciende aproximadamente a un 30%. Después de 1 minuto,al 20% y, después de 2 minutos, al 15 %, lo cual demuestra larapidez del fenómeno fotocromático. Se llega a unoscurecimiento casi total en menos de 2 minutos.

- Cinética mejorada de aclaramiento posterior (figura 72d):el tiempo necesario para que la lente vuelva a aclararse siempresupera el del oscurecimiento. Éste sigue siendo el punto débilde las lentes fotocromáticas, aunque actualmente se hayareducido de forma considerable, ya que en 30 segundos latransmisión asciende del 12-15% al 25% de media y, en 2minutos, al 45%. El proceso inverso, el aclaramiento a partir delpunto de activación máxima, tarda en llegar al 70% 7 y 9minutos en el caso de las lentes marrones y grises,respectivamente, mientras que para que la lente vuelva porcompleto al estado claro se necesitan entre 20 y 25 minutosaproximadamente.

- Menor sensibilidad a la temperatura: la temperatura hasido un factor limitador del desarrollo de las lentesfotocromáticas durante mucho tiempo en los países cálidos,pero ya no lo es en la actualidad, puesto que a 35°C / 95°F latransmisión de la lente desciende a cerca de un 30%, con unacapacidad de oscurecimiento ligeramente más marcada en eltono gris que en el marrón; es decir, equivalente a la de una lentecon filtro de categoría 2.

El rendimiento de las lentes fotocromáticas orgánicas hamejorado sensiblemente con el tiempo. Hoy en día puedenusarse en cualquier circunstancia, en interiores y exteriores, sindejar de garantizar a los usuarios una protección óptimapermanente contra la luz visible y ultravioleta. Figura 72: Comportamiento de las lentes fotocromáticas (Transitions VI)

(Fuente: Transitions® Optical).

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a) Tan transparente como una lente incolora en estado inactivo

b) Tan oscuro como una lente solar en estado activo

c) Cinética de oscurecimiento muy rápida

d) Cinética mejorada de aclaramiento posterior


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Figura 73: Fotocromatismo mineral.

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c. Fotocromatismo y lentes minerales

El fotocromatismo mineral es un concepto que se conoce desdehace muchos años. Fue introducido hacia 1965 por la empresaCorning con las primeras lentes Photogray® y mejoradaposteriormente en las sucesivas generaciones de lentes. Elprincipio del fotocromatismo de estas lentes se basa enincorporar al material mineral cristales de halogenuros de plataque, al reaccionar en presencia de rayos ultravioleta, provocanel oscurecimiento. Desde un punto de vista atómico, elmecanismo fundamental de este tipo de fotocromatismo es elintercambio de electrones entre el átomo de plata y el de cloro,presentes en forma de cloruro de plata (figura 73), y su entornoinmediato. En ausencia de luz, el enlace plata-cloro es iónico yel átomo de plata se mantiene transparente, por lo que la lentese mantiene en estado claro. En cambio, en presencia deradiación ultravioleta, el electrón inestable abandona el ión cloropara unirse al de plata, que precipita en forma metálica ydetiene la luz, por lo que la lente pasa a estado oscuro. Cuandola radiación ultravioleta disminuye o desaparece, el electrónadicional abandona el átomo de plata y regresa al de cloro; lalente adquiere nuevamente su aspecto claro inicial.

Aunque experimenta un crecimiento paulatino, el uso delentes fotocromáticas todavía no se ha generalizado y varíasegún el continente. En Norteamérica y Australia, representaentre el 15 y el 20% de las lentes correctoras, mientras queen Europa el porcentaje apenas llega al 10% y en Asia esinferior al 5%. Su aplicación a los materiales orgánicos, enespecial de la mano de Transitions® Optical, ha dado elempuje definitivo a las lentes orgánicas en detrimento de lasminerales. Teniendo en cuenta el rendimiento de las últimasgeneraciones de lentes y la necesidad de las personas deproteger la vista, es de esperar que las lentes fotocromáticastengan cada vez más éxito.

Ventajas de las lentes fotocromáticas

Las lentes fotocromáticas suponen dos grandes ventajas paralas personas que llevan lentes solares: se adaptan fácilmente alas fluctuaciones de la luminosidad y protegen de formapermanente de las radiaciones nocivas. La adaptación a las fluctuaciones lumínicas se efectúa medianteel ajuste automático del nivel de transmisión de la lente al nivelde intensidad de la luz solar. Facilita la adaptación del ojo a loscambios de intensidad luminosa y reduce los efectos deldeslumbramiento. También disminuye la fatiga visual asociadaa la variación lumínica que tanto suele afectar a los usuarios.La protección contra las radiaciones nocivas está plenamentegarantizada gracias a las propiedades filtrantes de las lentesfotocromáticas, que eliminan el 100% de los rayos UVA y UVBen estado claro y refuerzan la protección frente a la luz azul enestado oscuro. Esta protección permanente, que se refuerzacuando la luz es más intensa, evita el efecto acumulativo de laexposición a la luz solar que puede provocar lesiones oculares.A largo plazo, las lentes fotocromáticas también puedencontribuir a preservar la visión de los pacientes.


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Figura 74: Fotocromatización de una lente fotocromática orgánica:a) Por imbibiciónb) Por aplicación de capas.

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Complemento

1. Lentes orgánicas

La fabricación de las lentes fotocromáticas orgánicas se basa enla introducción de colorantes fotosensibles en las lentes, para loque se emplean distintos procedimientos:

- imbibición (o impregnación) por la superficie delantera de lalente,

- aplicación de capas en la superficie delantera de la lente(o transbonding),

- incorporación, antes de la polimerización, en el monómerolíquido,

- inserción de una película fotocromática (wafer) en el interiorde la lente.

La tecnología de imbibición es la más empleada en la fabricación delentes de índice 1,5, mientras que la aplicación de capas es la másutilizada con los materiales orgánicos de alto índice y el policarbonato.Gracias al crecimiento natural que experimentan estos últimos y a laventaja que supone la aplicación de capas, que es relativamenteindependiente de las características de los materiales, el transbondingprobablemente se convierta en la tecnología de referencia. Ambastecnologías se emplean en la producción de las lentes Transitions®.Algunos fabricantes utilizan también la incorporación de compuestosfotocromáticos antes de la polimerización del monómero (como, porejemplo, Corning y sus SunSensors®). La tecnología de películafotocromártica (wafers) es mucho más minoritaria.

Por lo que respecta a la imbibición, el procedimiento se realiza apartir de lentes semiacabadas previamente fabricadas con unmaterial cuya composición química se ha adaptado a lasnecesidades de la fotocromatización. Sobre la cara anterior de laslentes semiacabadas se deposita por centrifugación un tratamientoque contiene colorantes fotocromáticos. A continuación, seintroducen en un horno a alta temperatura y, por efecto del calor,la estructura del material "se abre", los colorantes penetran en elinterior (hasta una profundidad de aproximadamente 150 o 200micras) y una vez enfriado, quedan atrapados en él. El tratamientofotocromático, vaciado en esta fase ya de sus colorantes, pasa aretirarse de la superficie de la lente por aclarado.

En cuanto a la aplicación de capas, (o transbonding), el tratamientoque contiene las moléculas fotocromáticas se deposita sobre lasuperficie anterior de la lente por contacto con el material y antesde los tratamientos antirrayado y antirreflejante, con un grosortotal de entre 15 y 20 micras. La tecnología utilizada para laaplicación de este tratamiento se parece a la empleada paraaplicar los tratamientos endurecidos. El tratamiento aporta alcristal su función fotocromática, pero debe permitir también laaplicación posterior de los tratamientos de resistencia al arañazoy antirreflejantes necesarios. Asimismo, debe poseer propiedadesmecánicas que le permitan implantarse a la perfección en elconjunto formado por el material, el tratamiento endurecido y eltratamiento antirreflejante a fin de que el resultado final seacompletamente homogéneo y resistente.

Todos estos procedimientos de fotocromatización se llevan a caboen serie en instalaciones especiales, siempre antes del retallado dela lente. A las lentes ya tratadas se aplica sistemáticamente unrevestimiento protector de resistencia al arañazo. Con los materialesorgánicos fotocromáticos son posibles todas las geometrías delentes, ya sean unifocales o progresivas, y en toda la gama demateriales de índice de refracción bajo, medio y alto.

2. Lentes minerales

En las lentes minerales, el fenómeno fotocromático resultaposible gracias a unas sustancias que se introducen en el propiomaterial, en este caso cristales de halogenuros de plata. Laincorporación de estas sustancias fotocromáticas se realiza enla industria del vidrio en el momento de fabricar el material,durante la fusión a alta temperatura de los distintoscomponentes. Se lleva a cabo en forma de discos de superficieinicialmente irregular pero de composición completamentehomogénea que posteriormente se pulen por ambas caras(según las técnicas antes descritas). Estos discos permitenobtener cualquier geometría, ya sea unifocal, bifocal oprogresiva, dentro de unos índices de refracción de 1,5 y 1,6.En el caso de algunas lentes minerales concretas con índicesmuy altos, el fotocromatismo se consigue añadiendo una finapelícula de cristal fotocromático que se somete a polimerización(es decir, se adhiere) a la superficie delantera de la lente. El usode estas lentes es prácticamente residual hoy en día. En general, cuando los compuestos fotocromáticos seincorporan a la masa de material, las lentes fotocromáticasminerales resultantes presentan el inconveniente típico deltintado realizado dentro de la masa. Así, al activarse, el tono esmás acusado allí donde el grosor es mayor, es decir, en el centro,si es una lente convexa, o en el borde, si es cóncava. Es evidenteque el empleo de lentes fotocromáticas minerales, al igual el delos materiales minerales en general, se encuentra en francaregresión, sobre todo teniendo en cuenta que el rendimientofotocromático de los materiales orgánicos ha igualado, cuandono superado, el de los materiales fotocromáticos minerales.

Tecnología de fabricación de las lentes de transmisión variable


Curva de las lentes y calidad óptica

La curvatura de las lentes oftálmicas responde a una demandaestética, pero también es una interesante cuestión de óptica.Recordemos que la potencia correctora de una lente oftálmicaderiva de la suma (algebraica) de la potencia positiva de su caraanterior y la potencia negativa de su cara posterior y que existeuna combinación óptima de las curvas de estas dos caras quepermite reducir las aberraciones ópticas (la de las lentesdenominadas de "mejor forma", correspondientes a las elipsesde Tscherning). Sin esta combinación, aparecen aberracionesópticas, de falta de potencia y astigmatismo de los hacesoblicuos, que pueden alterar significativamente la visión delusuario cuando su mirada se aleja del centro. Es en estemomento cuando la asfericidad de las superficies desempeñaun papel fundamental, ya que permite modificar la curvatura dela lente sin alterar la calidad óptica compensando, en lasuperficie (o las superficies) de la lente, el defecto óptico que elojo percibiría de otra manera. Si bien la asfericidad se hautilizado básicamente para aplanar las lentes y hacerlas, portanto, más finas, resulta interesante ver que su uso se imponetambién, por los mismos motivos, en el caso de las lentescurvadas. De hecho, la asfericidad es el medio para librarse, demanera relativa, de las limitaciones de curvatura de la lente, yofrece a los diseñadores de lentes un grado de libertad adicionala la hora de elegir las curvaturas. Además, aunque las lentes con curva pueden presentaraberraciones ópticas laterales, en la mayoría de casos se dan enmonturas muy curvadas cuya cara presenta un importanteángulo de curvatura respecto del rostro del usuario. El eje devisión del usuario alcanza la superficie posterior de la lenteoblicuamente, lo cual genera aberraciones ópticas (de potencia,de astigmatismo de los haces oblicuos y de distorsión) que elusuario percibe en la posición primaria de su mirada. Por lo tanto,en el momento del retallado, resulta necesario compensar estasaberraciones ajustando las potencias de la lente en consecuenciae integrando un prisma a la corrección (es el caso de las lentesEssilor Openview®). Esta compensación se realiza punto porpunto gracias a la tecnología de retallado digital. Las lentesposeen así una potencia mesurable ligeramente diferente a la dela prescripción y, por este motivo, el frontofocómetro da un valorpara la "potencia prescrita" y otro para la "potencia leída".

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4.Estética y modaEn la mayoría de los casos, el uso de lentes oftálmicas se considera una necesidad o una obligación, pero muy raramente se considera unplacer. Por eso, cada vez se presta más atención a la estética de las lentes. Además, la evolución de las monturas y las tendencias de lamoda generan una demanda de lentes que sigan estas tendencias, una demanda que se hace especialmente patente en el ámbito de lacorrección óptica solar, donde los usuarios buscan combinar la necesidad de usar lentes con la última tendencia en moda. Así, las gafas seconvierten en un accesorio de moda. De esta manera, la estética entra de lleno en la etapa de diseño de las lentes, donde destacan tres aspectos: la curva de las lentes, lostintes y los reflejos. Veamos a continuación en qué consisten.

A CurvaA este respecto, existen dos tendencias opuestas: por un lado,una demanda general de lentes planas de modo que resultendiscretas y, por otro, una demanda de lentes muy curvas demodo que resulten más envolventes. Estas dos tendencias seresumen en una demanda única, que es la adaptación de lacurvatura de las lentes a la de las monturas. Mientras que lademanda de lentes planas responde básicamente a criterios decorrección óptica, la demanda de lentes arqueadas responde anecesidades estéticas, deportivas y de protección.

Figura 75: Lentes curvadas y calidad ópticaa) lentes no curvas en una montura tradicionalb) lentes con curva estándar en una montura curvadac) lentes curvadas para una montura curvada.

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B TintesPor motivos de confort o de moda, pueden realizarse numerosostintes, uniformes o degradados. Los tintes, pensados parareducir ligeramente la luminosidad, destacar una mirada,introducir una nota de color o afirmar un estilo, son en sumayoría de baja intensidad y no constituyen en ningún caso unaprotección real contra la luz del sol. Sus tasas de transmisiónluminosa suelen ser de categoría 0 (τν de 100 a 80%) o enocasiones de categoría 1 (τν de 80 a 43%). En función delmaterial empleado, los tintes pueden ser o no un buen filtrocontra los rayos ultravioleta. Más allá del aspecto estético,resulta esencial que el usuario esté bien informado de laslimitadas virtudes protectoras de estas lentes. La normalizaciónde las categorías de los tintes y su indicación sistemática tienepor objeto contribuir a ello.

Puede realizarse una amplia paleta de tintes (en lentesorgánicas), que varía considerablemente en función de los gustosde los consumidores y está sujeta una renovación regular deacuerdo con las tendencias de la moda. El ejemplo expuestomás abajo no es más que una muestra.

En lo que respecta a los materiales, los orgánicos son los únicosque pueden ofrecer una amplia gama de tintes y una granvariedad de tamaños, formas y curvaturas. En lo que se refiereal mundo del deporte, el policarbonato es el material porexcelencia.

Además, gracias al fuerte desarrollo de la tecnología de lostratamientos antirreflejantes, también se puede elegir el colordel reflejo residual en función del gusto del cliente o del colorde la montura.

Figura 76: Ejemplo de una gama de tintes de moda (BeautyEyes®).

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C ReflejosLos reflejos de las lentes merecen también especial atención. La aplicación de espejos es una de las técnicas empleadas paracontribuir a la estética de la lente y/o reforzar la eficacia defiltración. Pueden ser de intensidad variable:

- si son de intensidad baja a moderada (del orden del 20% dereflexión), constituyen un elemento básicamente estético, aportanun efecto de espejo a la lente, respetan la percepción de su tintey contribuyen muy poco a la protección solar;

- si son de intensidad alta (reflexión superior al 60%), intervienencomo un verdadero espejo, no permiten que un observador situadoen frente perciba el tinte de la lente y desempeñan un papelprotector real eliminando una parte significativa de la luz (es el caso,por ejemplo, de las lentes de alta protección solar usadas paraesquiar).Técnicamente, la aplicación de espejos consiste en la colocación deuna capa de un óxido metálico sobre la cara anterior de la lente. Enfunción de la naturaleza de la capa colocada, el reflejo puede serneutro (es decir, plateado) o tomar un aspecto dorado o coloreado.En la mayoría de los casos, se realiza sobre lentes tintadas, solares ode moda. El reflejo puede ser degradado e incluso bidegradado.

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Figura 77: Lentes con espejo.

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Conclusión

Al final de este viaje al corazón de las lentes oftálmicas, queremosvolver a insistir en la complejidad de este producto en aparienciasimple. La lente oftálmica es, a día de hoy, un sofisticado conjuntode Materiales y Tratamientos indisociablemente imbricados yunidos que ofrece al usuario un confort de visión máximo. Es unaverdadera "alquimia de prestaciones" puesta al servicio de la visión.

Los investigadores, ingenieros y técnicos, ya sean químicos, físicos,ópticos, mecánicos, empresas de logística o fabricantes, despliegantodo su ingenio para mejorar constantemente sus prestaciones.Las numerosas innovaciones aportadas en las últimas décadas ylas tecnologías cada vez más sofisticadas que emplea la industriadan buena cuenta de ello. Esta tecnicidad y complejidad de laslentes oftálmicas pasa totalmente inadvertida para el gran públicoe incluso para algunos profesionales de la visión.

Nadie duda de que las lentes oftálmicas seguirán mejorando enel futuro para resultar más discretas y cómodas. Estas innovacionesrequerirán probablemente tecnologías procedentes de otrossectores o técnicas que, a día de hoy, todavía se estándesarrollando o ni siquiera existen, y a buen seguro exigirán unaactualización de este cuaderno.

Esperamos que este cuaderno de la serie Compendio de ÓpticaOftálmica permita a los profesionales de la visión entendermejor los Materiales y Tratamientos que forman las lentesoftálmicas de su día a día, de modo que sepan valorar susprestaciones y cualidades, y respetar su nobleza. Y para quepuedan elegir con mayor acierto las lentes que mejor se adaptana las necesidades de sus pacientes y clientes para que estospuedan ver más cómodamente y vivir de forma más agradable.

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Orgánico e inorgánico (o mineral)En el medio ambiente terrestre, se ha definido una clasificación de los materiales en función de sus constituyentes atómicos esenciales. Deesta manera, distinguimos entre:

- materia inorgánica (o minerales), que incluye los cuerpos puros y las mezclas que forman las rocas de la corteza terrestre (denominadas"SIAL" y formadas básicamente por silicio y aluminio), así como sus derivados. Sus moléculas son combinaciones variadas de un pequeñonúmero de átomos (de uno a una veintena) de toda la tabla periódica. En óptica oftálmica, los elementos más representativos pertenecena la zona verde de la tabla de la figura 78.

- materia orgánica, que incluye los cuerpos puros y las mezclas que forman básicamente los reinos vegetal y animal, así como sus cuerposderivados, los combustibles fósiles y los materiales sintéticos de la química orgánica. La materia orgánica, muy diversa y compleja (losorganismos vivos son buenos ejemplos), presentan a menudo moléculas formadas por un importante número de átomos (hasta variosmillares) pero de muy pocos tipos diferentes, básicamente C, H, O y N (zona rosa de la tabla de la figura 78). El carbono (C) es, de algunamanera, el esqueleto de la materia viva; el H, el O y el N son los elementos de la atmósfera que permiten que haya vida.

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Información sobre la naturaleza y la estructura de la materia

Constitución de la materiaLa física se ha construido en torno al hecho de que, en el universo, todo cuerpo material está formado por átomos. Los átomos son corpúsculosen movimiento constante formados a su vez por partículas elementales unidas las unas con las otras, denominadas protones y neutrones, a cuyoalrededor gravitan, a cierta distancia, otras partículas más pequeñas denominadas electrones. El radio de los átomos es de 0,1-0,2 nanómetros.Los átomos son las piezas de las que están hechos todos los cuerpos materiales y los físicos han descubierto que, en todo el universo, no haymás de un centenar de átomos distintos. El químico ruso Dmitri Mendeleïev (1834-1907) confeccionó una lista, clasificándolos en forma detabla, antes incluso de que se descubrieran todos. A esta lista se la denomina la tabla periódica de los elementos (figura 78).

Para formar los cuerpos materiales, los átomos se agrupan en estructuras más o menos complejas que los químicos han descrito de lamanera siguiente:

- Cuerpos simples, formados por un solo tipo de átomo: hidrógeno, oxígeno, carbono, aluminio, hierro, azufre, helio, neón, titanio, etc.- Cuerpos compuestos, formados por un solo tipo de molécula que, a su vez, es una combinación rigurosamente cuantificada de átomos

determinados: agua (H2O), cloruro de sodio (NaCl), alcohol etílico (C2H6O), sílice (SiO2), etc.Los cuerpos simples y los cuerpos compuestos se denominan cuerpos puros. En particular, se caracterizan por tener unas temperaturas decambio de estado (fusión y vaporización) rigurosamente precisas que son constantes físicas de la materia.

- Mezclas, formadas por proporciones no estrictamente definidas de cuerpos simples y cuerpos compuestos y que, por lo tanto, no sepueden representar mediante una fórmula química precisa: aire, acero, cristal, caucho, petróleo, miel, sangre, etc. Sus temperaturas defusión y vaporización no son precisas y varían en función de su composición.

El estudio de los materiales y los tratamientos requiere ciertas nociones de física y química que a continuación explicaremos brevemente.

Figura 78: Tabla periódica de los elementos: clasificación de Mendeleïev.

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28Ni

29Cu

30Zn

31Ga

32Ge

33As

34Se

35Br

36Kr

37Rb

38Sr

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43Tc

44Ru

45Rh

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47Ag

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50Sn

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53I

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88Ra

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76Os

77Ir

78Pt

79Au

80Hg

81Ti

82Pb

83Bi

84Po

85At

86Rn

58Ce

59Pr

60Nd

61Pm

62Sm

63Eu

64Gd

65Tb

66Dy

67Ho

68Er

69Tm

70Yb

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91Pa

92U

93Np

94Pu

95Am

96Cm

97Bk

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101Md

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Los tres estados de la materia La materia puede presentar tres estados: sólido, líquido y gaseoso.

Tomemos, por ejemplo, una gota de agua, formada por moléculas de H2O, es decir, dos átomos de hidrógeno combinados con un átomode oxígeno. A temperatura ambiente, estas moléculas se mueven de forma permanente sin separarse, ya que ejercen una atracción entre sí quemantiene la cohesión de la gota de agua es el estado líquido. El movimiento de las moléculas es proporcional a la temperatura. Si latemperatura aumenta, el movimiento se acelera y las distancias entre las moléculas se incrementan. A una cierta temperatura, las fuerzas de atracción resultan insuficientes para mantener las moléculas juntas y éstas se dispersan en todasdirecciones por el espacio, en forma de vapor, en estado gaseoso. A nuestros ojos, la gota de agua desaparece en forma de vapor invisible,pero sigue estando formada por moléculas de H2O. Por el contrario, si enfriamos la gota de agua, el movimiento se ralentiza, hasta que, de repente, las moléculas dejan de moverse y elconjunto permanece estático. Es lo que llamamos hielo, el estado sólido del agua. En el hielo, se observa una estructura regular periódicaque forma una red cristalina (figura 79). Sin embargo, esto no ocurre con todos los materiales. El vidrio, por ejemplo, presenta en estadosólido una estructura no periódica denominada amorfa.

El paso de un estado de la materia a otro usa una terminología precisa que cabe recordar:- el paso del estado sólido al estado líquido se denomina fusión. A la inversa, el paso del estado líquido al estado sólido se

denomina solidificación; - la vaporización designa el paso del estado líquido al estado gaseoso. A la inversa, el paso del estado gaseoso al estado líquido se

conoce como licuefacción; - el paso directo del estado sólido al estado gaseoso lleva el nombre de sublimación. La transformación inversa, de estado gaseoso

a estado sólido, se conoce también como solidificación.

Figura 79: Los tres estados de la materia : ejemplo del agua.

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Diseño y RedacciónDominique MeslinVarilux® University

AutorDominique Meslin

Essilor Academy Europe


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COMPENDIO DE ÓPTICA OFTÁLMICA - essiloracademy.fr · más asféricas, el retallado de las lentes se ha minimizado y, sobre todo, los pesados materiales minerales se han substituido