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Diseños ópticos

Diseños ópticos

La solución ideal, tanto desde el punto de vista de la estética como de la calidad de la imagen en una misma lente, se consiguió con el diseño asférico y atórico. En 1986 Carl Zeiss fue el primer (y hasta ahora único) fabricante en ofrecer una lente monofocal con diseño atórico por cara anterior: la lente Hypal.
Este moderno diseño de superficie ofrece una excelente calidad de la imagen en un amplio campo de visión y, al mismo tiempo, lentes planas y cosméticamente atractivas.

Diseño de potencia de lentes progresivas

Al desarrollar nuevas caras anteriores para lentes progresivas en los últimos años, Carl Zeiss ha perseguido dos objetivos fundamentales.

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1. Aberraciones

Las aberraciones influyen en la calidad de la imagen de las lentes, y el usuario las percibe como imágenes borrosas.

Aberración esférica

Aberración esférica

Aberración esférica

Los rayos que inciden desde la periferia sobre una lente esférica positiva, se refractan más que los rayos cercanos al eje óptico. En óptica este defecto se denomina aberración esférica.
Si la superficie de la lente positiva se "dobla hacia afuera" en las áreas periféricas, de forma que la estructura de la superficie se desvía de la forma esférica (superficie asférica), todos los rayos que proceden de la distancia se focalizan en un solo punto, quedando corregida la aberración de esta forma.
En las zonas periféricas de la lente, la interrelación de la aberración esférica con el ojo provoca una desviación del valor dióptrico especificado (error esférico). En estos casos el usuario manifiesta la presencia de cierta borrosidad a causa del error esférico.

La aberración astigmática

Astigmatismo oblicuo

La aberración astigmática

Si el punto de un objeto que se encuentra fuera del eje óptico proyecta su imagen mediante una lente esférica, se producirá un efecto astigmático a causa de la incidencia oblicua del haz luminoso. La imagen de los puntos ya no se proyecta como punto, sino como dos líneas.
Esta aberración, conocida como aberración astigmática, influye principalmente en la calidad de la imagen de las lentes. Cuando el usuario mira por la lente desde un ángulo, se produce una desviación (aberración astigmática) del valor dióptrico especificado, que se percibe como borrosidad. Cuanto mayor sea el valor dióptrico de la lente más pronunciado será este error.
En el diseño de superficies asféricas y atóricas el astigmatismo oblicuo se puede minimizar desviándose conscientemente de la forma esférica.

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2. De lentes biconvexas a lentes más planas

Lente de reproducción puntual

Lente de reproducción puntual

De las lentes biconvexas a las lentes de reproducción puntual

Hacia 1804, el médico inglés Wollaston descubrió que las tradicionales lentes biconvexas de aquel tiempo ocasionaban una disminución importante de agudeza visual en miradas laterales y que, sin embargo, la imagen era más nítida al utilizar lentes con forma de menisco. Una vez descubierto esto se estuvo trabajando en la mejora de la calidad de imagen. Los primeros intentos de diseñar lentes con forma de menisco y con menos borrosidad periférica son mérito de los oftalmólogos Ostwald y Tscherning. Sin embargo, no se obtuvieron resultados palpables desde el punto de vista práctico debido a que sólo eran aplicables a ángulos visuales muy pequeños y únicamente a lentes con un espesor central teórico de cero.

En 1908, Carl Zeiss encargó al científico Moritz von Rohr el cálculo exacto de lentes para gafas. Éste diseñó una lente de reproducción puntual en la que las aberraciones de las zonas periféricas eran minimizadas. Los cálculos facilitados por Moritz von Rohr sentaron las bases para el desarrollo de las lentes Punktal de ZEISS.

El camino hacia lentes más planas

Lente periscópica

El camino hacia lentes más planas

Con las primeras lentes de reproducción puntual fue posible obtener una calidad óptica perfecta, pero la desventaja residía en la curvatura abombada que daba lugar a un aspecto estético poco favorable, sobre todo en ametropías positivas elevadas.
Para subsanar este inconveniente se diseñaron las lentes periscópicas, en las que una de las superficies eran casi planas. Sin embargo, esto nuevamente repercutía en la presencia de aberraciones en las zonas periféricas, lo que se traducía en visión molesta y borrosa, particularmente en las potencias más elevadas.

Lente asférica con diseño atórico

Lente asférica con diseño atórico

La solución ideal, tanto desde el punto de vista de la estética como de la calidad de imagen, llegó en 1986 con el diseño asférico y atórico de la mano de Carl Zeiss, quién introdujo por primera vez
una lente con diseño atórico por cara anterior: la lente Hypal. Este moderno diseño de superficie ofrece una excelente calidad de la imagen en un amplio campo de visión y, al mismo tiempo, lentes planas y cosméticamente atractivas.

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3. Diseño asférico y atórico

Diseño asférico y atórico

Superficie asférica con aplanación uniforme

El diseño asférico: el método clásico para obtener lentes delgadas

Por definición, cualquier superficie con simetría de rotación que se desvíe de la forma esférica, recibe la denominación de superficie asférica. El radio de curvatura de una superficie de este tipo varía continuamente desde el vértice hacia la periferia.

En las lentes monofocales de ZEISS la superficie asférica se talla por la cara anterior de la lente, calculándose el diseño ideal de dicha cara anterior para cada potencia dióptrica de modo computerizado.

Diseño asférico, aberración astigmática

Izquierda: Aberraciones astigmáticas en lentes con potencia astigmática y cara anterior asférica. Cuanto más nos aproximamos al borde de la lente, mayor es la aberración astigmática.
Derecha: Excelente calidad óptica gracias al diseño atórico de la cara anterior de la lente Hypal.

Las superficies asféricas se utilizan tanto en lentes con potencias esféricas como astigmáticas. En el caso de las lentes esféricas las borrosidades provocadas por las zonas periféricas se corrigen completamente con un diseño asférico. Sin embargo, en lentes con potencia astigmática, este procedimiento sólo nos proporcionaría una
optimización de la imagen para un sólo meridiano principal.

Si la superficie asférica con simetría de rotación se optimiza para el meridiano principal más fuerte de la lente, la aberración astigmática permanece en el otro meridiano principal. Este efecto, que es apenas perceptible en potencias astigmáticas bajas, se hace particularmente grave a medida que el cilindro va siendo mayor, por lo que se recomienda corregir ambos meridianos principales. ZEISS ha resuelto este problema con el desarrollo de la "superficie atórica".

Diseño atórico

Diseño atórico para la cara anterior

La superficie atórica: el método más inteligente para obtener lentes delgadas

Se conoce como superficie atórica una superficie en la que no hay simetría de rotación y que presenta curvaturas distintas en sus meridianos principales perpendiculares entre sí, en la que al menos una curvatura no tiene forma circular.
En las lentes monofocales, igual que como ocurre con el diseño asférico, el concepto atórico también se aplica sobre la cara anterior de la lente monofocal, La superficie atórica se emplea para lentes con potencia astigmática, en las que la geometría de cada meridiano de la cara anterior de la lente varía de forma distinta de la forma esférica.
El diseño de superficie atórica se adapta con precisión a cada potencia dióptrica, de forma que se logra siempre la corrección perfecta para ambos meridianos principales. Por tanto, el diseño de superficie atórica, exclusivo de ZEISS, permite corregir a la perfección aberraciones en lentes monofocales con potencia astigmática.

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4. Detalles

Lentes progresivas habituales

Lentes progresivas habituales

Lentes progresivas habituales

Las lentes progresivas de ZEISS representan la vanguardia tecnológica. Gracias al diseño asférico de la zona de visión de lejos de la superficie progresiva, la corrección de las aberraciones se incorpora directamente en el diseño de la lente progresiva. La cara anterior de las lentes progresivas de ZEISS es tanto una superficie progresiva (superficie freeform asimétrica) como una superficie asférica de corrección. Este diseño se emplea tanto en las lentes progresivas Gradal HS como Gradal Top.
En las lentes monofocales con potencia astigmática, la corrección de las aberraciones se logra con la superficie atórica de la cara anterior. No obstante, en las lentes progresivas fue necesario desarrollar una superficie Rx atórica (superficie posterior) para lograrlo.

 

Antes:
El diseño progresivo no era asférico

  • Curvatura pronunciada para corregir las aberraciones
  • Deficiencias en la estética

Lentes progresivas actuales

Diseño de superficies de alta tecnología de las lentes progresivas de ZEISS

Lentes progresivas actuales

Tanto el cálculo como la fabricación de una superficie interna Rx atórica requieren un gran esfuerzo. ZEISS ha logrado desarrollar e implantar una técnica especial para hacerlo. Cada superficie Rx atórica se calcula exactamente teniendo en cuenta la esfera, el cilindro, la
posición del eje y la adición. De tal modo que también los usuarios de lentes progresivas con astigmatismo se pueden beneficiar de estas excelentes propiedades ópticas.
Con una superficie progresiva asférica y una superficie Rx atórica podemos responder en gran medida a las exigencias de calidad óptica y de estética del usuario.

 

Hoy:
Diseño progresivo asférico y superficie Rx atórica

  • Excelente calidad óptica y cosmética de una lente plana
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