ES2267262T3 - Articulos opticos protectores y descentrados. - Google Patents

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ES2267262T3 ES99915320T ES99915320T ES2267262T3 ES 2267262 T3 ES2267262 T3 ES 2267262T3 ES 99915320 T ES99915320 T ES 99915320T ES 99915320 T ES99915320 T ES 99915320T ES 2267262 T3 ES2267262 T3 ES 2267262T3
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Alan W. Reichow
Karl Citek
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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Abstract

Lente (50, 60) no correctora de baja potencia negativa para montarse en una montura para soportar la lente delante de un ojo, inclinada hacia una cara, en la orientación tal como cuando está puesta, caracterizada porque la lente (50, 60) tiene un eje (OA) óptico que forma un ángulo alejándose de la paralela a la línea (LOS) de visión en una dirección sustancialmente opuesta a la dirección de inclinación hacia la cara para reducir la distorsión prismática.

Description

Artículos ópticos protectores y descentrados.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a artículos ópticos protectores, particularmente artículos ópticos protectores o no correctores con óptica descentrada.
Antecedentes de la invención
Un serio obstáculo al uso más ubicuo de artículos ópticos protectores (tales como gafas de sol y gafas protectoras) es que las lentes protectoras pueden distorsionar la visión. Se ha pensado que esta distorsión está producida por la potencia dióptrica o los efectos prismáticos no deseados en la lente, que ha sido particularmente grave en lentes protectoras que se diseñan para curvarse alrededor del ojo hasta el lado de la cabeza ("envoltura") y/o se inclinan hacia dentro hacia el hueso malar (inclinación pantoscópica). Aunque la envoltura y la inclinación son agradables estéticamente y pueden proporcionar una protección física superior del ojo, también pueden hacer que la línea normal de visión del ojo choque con la superficie de la lente con un ángulo. Esta relación ha producido distorsión óptica que distrae al usuario, y presenta un grave problema para personas que requieren una entrada visual precisa, tal como atletas, pilotos y cirujanos. Esta distorsión también puede ser problemática cuando se realizan tareas incluso más comunes.
La técnica anterior está repleta de ejemplos de esfuerzos para superar la distorsión óptica en los artículos ópticos protectores. Al principio, tales lentes se fabricaban con superficies concéntricas que no tenían centro óptico ni línea central óptica, pero las lentes tenían potencia negativa inherente (que se consideraba indeseable) y una distorsión prismática excesiva a lo largo de la línea de visión y periféricamente. Las lentes posteriores se fabricaron neutras (potencia cero) y centradas con el centro óptico en el centro geométrico de la abertura de la lente o cerco de la montura ("eyewire"), pero se encontró que las lentes neutras inducían un prisma de base externa a lo largo de la línea de visión, y tenía mala óptica periférica.
La patente de los EE.UU. número 1.741.536 de Rayton (concedida en 1929 a Bausch & Lomb) describía una gafas protectoras en las que las superficies frontales y traseras de las lentes estaban definidas por dos esferas de radios diferentes que tenían centros desplazados. Un eje óptico a través de los centros de las esferas estaba separado de, y orientado paralelo a, una línea de visión. Esta configuración óptica proporcionó una lente de variación progresiva, en la que el espesor de la lente disminuye gradualmente desde el centro óptico hacia los bordes. Mantener la línea de visión paralela al eje óptico ayudó a neutralizar la distorsión que se produciría en caso contrario envolviendo las lentes lateralmente con respecto al ojo.
En los años 80, la Foster Grant Company vendió artículos ópticos Eyeguard protectores de doble lente, que mantenían una lente esférica de variación progresiva delante de cada ojo tanto con envoltura como con inclinación pantoscópica. El eje óptico de cada lente se separó horizontal y verticalmente de, y se mantuvo paralelo a, la línea de visión normal. Este mismo concepto se reivindicó de nuevo muchos años después en las patentes de los EE.UU. números 5.648.832 y 5.689.323, que concedieron a Oakley, Inc. Se encontró que la relación paralela entre el eje óptico y la línea de visión normal era parcialmente satisfactoria en minimizar la distorsión óptica producida por la envoltura y la inclinación pantoscópica, pero estas lentes tenían aún un rendimiento periférico no deseado, con efectos prismáticos que produjeron demandas de vergencia y de acoplamiento.
Las patentes de los EE.UU. números 4.271.538 y 4.964.714 describieron una posición similar de la línea central óptica en gafas de seguridad, en las que la línea central óptica estaba desplazada horizontal y verticalmente de, y era paralela a, una línea de visión normal. Sin embargo, la propia patente '538 reconocía que esta relación deja un desequilibrio prismático entre los ojos derecho e izquierdo, que imponía una demanda de vergencia en los ojos. Como los artículos ópticos de Foster Grant y Oakley, estas lentes también experimentaban un rendimiento periférico no deseado, con un desequilibrio prismático entre los ojos que produjo demandas de vergencia y de acoplamiento.
En la corrección de errores refractivos ordinarios tales como miopía e hipermetropía, el eje óptico de una lente correctora puede inclinarse ligeramente desde la línea de visión normal. Se utiliza comúnmente un ligero descentramiento hacia abajo en lentes que tienen inclinación pantoscópica, para ayudar a mantener el eje óptico de la lente dirigido a través del centro de rotación del ojo. En una lente que tiene 5-10 grados de inclinación pantoscópica, por ejemplo, el eje óptico se desplaza a menudo aproximadamente 3 mm por debajo de la línea de visión normal. También puede ser necesario un descentramiento intencionado de una lente correctora para compensar la desalineación de los ojos (tal como forias y tropías).
Pueden fabricarse lentes descentradas cortando un primordio de lente lejos del centro geométrico del primordio de lente. Sin embargo, la periferia de un primordio de lente moldeado por inyección a menudo incluye irregularidades ópticas, y esas irregularidades se incorporan a una lente que se corta del borde del primordio. Si el descentramiento es grande, las dimensiones de la lente deben ser pequeñas, de modo que pueda cortarse del primordio de lente. Alternativamente, puede utilizarse un primordio de lente más grande, pero esta solución conduce a un uso ineficaz de primordios de lente grandes (y relativamente más caros). Este problema es particularmente agudo para lentes fabricadas en grandes cantidades, en las que un aumento incremental en el tamaño del primordio de lente puede aumentar significativamente el coste de fabricación.
La publicación de patente internacional número WO97/35224 describe un elemento de lente óptica con una zona de prescripción, adecuada para su uso en artículos ópticos de tipo envoltura ("wrap-around") o protectores. Los métodos de diseño para esta zona de prescripción incluyen rotar de manera temporal una sección de prescripción alrededor de un eje vertical a través del centro óptico del mismo, y/o descentrar el eje óptico de la sección de prescripción con respecto al eje geométrico de la misma, proporcionando una corrección parcial de la superficie para errores de potencia medios y/o astigmáticos. Para potencias de prescripción en el intervalo de -6,0 a +6,0 dioptrías con cilindro ("cyl") de 0 a 3, el elemento de lente óptica puede diseñarse de tal manera que su superficie frontal puede montarse en una montura de curvatura constante de al menos 5,0 dioptrías, proporcionando su superficie trasera una buena separación de las sienes y las pestañas.
Es un objeto de una realización de esta invención minimizar la distorsión óptica en lentes protectoras y no correctoras.
Un objeto de una realización alternativa de la invención es proporcionar un método de fabricación más eficaz para lentes descentradas.
Sumario de la invención
En consecuencia, un aspecto de la presente invención proporciona una lente no correctora de baja potencia negativa, que va a montarse en una montura para soportar la lente delante de un ojo, inclinada hacia la cara, en una orientación cuando está puesta, caracterizada porque la lente tiene un eje óptico que está formando un ángulo alejándose de la paralela a una línea de visión en un sentido sustancialmente contrario al sentido de inclinación hacia la cara para reducir la distorsión prismática.
Ventajosamente, el eje óptico está formando un ángulo alejándose de la paralela a la línea de visión en un ángulo que reduce la distorsión prismática a lo largo de la línea de visión y periféricamente en la lente.
Preferiblemente, el eje óptico está formando un ángulo alejándose de la paralela a la línea de visión en un ángulo que reduce la borrosidad astigmática a lo largo de la línea de visión y periféricamente en la lente.
Convenientemente, el eje óptico está formando un ángulo alejándose de la paralela a la línea de visión en un ángulo que reduce el efecto prismático acoplado y la demanda de vergencia de la mirada periférica lateral, comparado con una lente en la que el eje óptico y la línea de visión están separadas y son paralelas entre sí.
Ventajosamente, la lente en la posición cuando está puesta tiene inclinación pantoscópica con un borde inferior de la lente más próximo a la cara que un borde superior de la lente, y el eje óptico se desvía generalmente de manera superior.
Preferiblemente, la inclinación pantoscópica de la lente es tal que un plano tangente en la línea de visión está formando un ángulo de 3-20º con el plano vertical, estando el eje óptico de la lente formando un ángulo alejándose de la paralela con un ángulo de 5-20º con respecto a la línea de visión.
Convenientemente, la lente en la posición cuando está puesta tiene envoltura lateral y el eje óptico se desvía generalmente de forma nasal.
Ventajosamente, la envoltura de la lente es tal que un plano tangente en la línea de visión forma un ángulo de 5-30º con el plano vertical, estando el eje óptico de la lente formando un ángulo alejándose de la paralela con un ángulo de 10-25º con respecto a la línea de visión.
Preferiblemente, la lente de baja potencia negativa tiene más de -0,005 D negativas.
Convenientemente, la lente de baja potencia negativa tiene más de -0,01 D negativas.
Ventajosamente, el espesor central de la lente es de 1,0-3,0 mm.
Preferiblemente, el eje óptico se extiende horizontal y verticalmente alejándose de la línea de visión, la lente va a montarse con envoltura lateral e inclinación pantoscópica, y el eje óptico se extiende con un ángulo con respecto a un centro de curvatura de una superficie anterior de la lente, generalmente de forma superior y de forma nasal para reducir la distorsión prismática a lo largo de la línea de visión.
Convenientemente, la lente es una lente esférica en la que la superficie anterior de la lente se ajusta sustancialmente a una primera esfera que tiene un primer centro de curvatura, una superficie posterior de la lente se ajusta sustancialmente a una segunda esfera que tiene un segundo centro de curvatura, y el eje óptico se extiende a través del primer y segundo centros de curvatura y a través de un centro óptico de la lente, en el que el centro óptico de la lente está desplazado de la línea de visión para minimizar la distorsión prismática a lo largo de la línea de visión de la lente.
Ventajosamente, el radio de la primera esfera es superior al radio de la segunda esfera.
Preferiblemente, la lente es una lente de base alta.
Convenientemente, la lente es al menos una lente de base 6.
Ventajosamente, la lente es al menos una lente de base 8.
Preferiblemente, la lente es al menos una lente de base 9.
Convenientemente, la lente tiene una potencia negativa de -0,01 a -0,12.
Ventajosamente, la lente tiene una potencia negativa de -0,04 a -0,09.
Preferiblemente, la lente es una lente de base 6 con un espesor central de aproximadamente 1,6 mm y una potencia de aproximadamente -0,045 dioptrías, la orientación cuando está puesta de la lente incluye envoltura lateral de aproximadamente el 15% y una inclinación pantoscópica de aproximadamente 12º, y el eje óptico de la lente está formando un ángulo alejándose de la paralela con respecto a la línea de visión a aproximadamente 22-23 grados de forma nasal y 18-19 grados de forma superior.
Convenientemente, el eje óptico se extiende a un ángulo \omega de la paralela a la línea de visión, en el que
sen^{1} \frac{R_{2}sen}{k}
en el que \delta es la distancia entre la línea de visión y una línea de ápex, R_{2} es un radio de curvatura de la superficie posterior de la lente, \theta es el ángulo entre la línea de visión y el radio de curvatura de la superficie anterior o posterior de la lente, y k es una separación de los centros de curvatura de la primera y segunda esferas.
Ventajosamente, la lente se corta de un primordio de lente en el que el centro óptico del primordio de lente no está en el primordio de lente.
Preferiblemente, la lente se corta de un primordio de lente en el que el centro óptico del primordio de lente está en el primordio de lente, pero no en la lente que se corta del primordio de lente.
Convenientemente, la lente se corta de un primordio de lente en el que el centro óptico del primordio de lente está en la lente que se corta del primordio de lente.
Otro aspecto de la invención proporciona artículos ópticos que comprenden lentes no correctoras de baja potencia negativa izquierda y derecha según lo anterior montadas en una montura para soportar las lentes delante de respectivos ojos izquierdo y derecho de un usuario con el centro óptico de la lente en una relación fija con respecto a la línea de visión del usuario.
Un aspecto adicional de la presente invención proporciona un método de fabricación de una lente no correctora, según lo anterior, que va a montarse en una montura en una orientación inclinada cuando está puesta, comprendiendo el método:
proporcionar una lente de baja potencia de un espesor central y una curvatura base seleccionados; y caracterizado por cortar la lente a partir de un primordio de lente en una posición tal que el eje óptico de la lente va a estar desplazado horizontal y verticalmente de una línea de visión de referencia, y desviado de forma angular con respecto a la línea de visión de referencia en un sentido sustancialmente contrario al sentido de inclinación en un ángulo suficiente para compensar al menos parte de la distorsión prismática introducida en la lente por la orientación inclinada cuando está puesta.
Ventajosamente, el método es para la fabricación de una lente derecha para artículos ópticos corregidos ópticamente de doble lente montados en una orientación cuando están puestos con envoltura e inclinación pantoscópica, comprendiendo el método proporcionar un primordio de lente, teniendo el primordio de lente un espesor que varía de manera progresiva verticalmente, de manera simétrica a ambos lados de una línea ecuatorial que se extiende a través del centro geométrico del primordio de lente, variando además de manera progresiva horizontalmente el primordio de lente desde un espesor relativamente mayor en un centro óptico ubicado entre el centro geométrico del primordio de lente en un borde medio del primordio hasta un espesor relativamente menor en un borde lateral del primordio de lente, dividiendo la línea ecuatorial el primordio de lente en una mitad superior y una mitad inferior, caracterizado por cortar la lente a partir del primordio de lente de tal manera que la lente se rota con respecto al centro óptico, sin cambiar sustancialmente las características geométricas y ópticas de la lente.
Preferiblemente, el primordio de lente comprende una superficie interna que se ajusta a una primera esfera que tiene un primer centro, y una superficie externa que se ajusta a una segunda esfera que tiene un segundo centro desplazado del primer centro, y un eje óptico que pasa a través del primer y segundo centros, un centro óptico del primordio de lente, comprendiendo además el método las etapas de rotar un perfil de lente alrededor o con respecto al centro óptico del primordio de lente, de modo que no cambia la posición del centro óptico en relación con la forma de la lente, y de tal manera que se conservan las características ópticas y geométricas de la lente; y cortar la lente a partir del primordio de lente en la posición del perfil de la lente.
Convenientemente, una línea A a través del centro geométrico de la lente está formando un ángulo con respecto al ecuador del primordio de lente que se extiende a través del centro geométrico y el centro óptico del primordio de lente.
Ventajosamente, la lente es una lente de baja potencia negativa y el método comprende además montar la lente en una montura de tal manera que el eje óptico corte la línea de visión al frente de un usuario en un ángulo que reduce la distorsión prismática.
Convenientemente, la lente se corta de un primordio de lente que tiene una línea ecuatorial central definida por un centro óptico desplazado del centro geométrico del primordio de lente, comprendiendo el método orientar la línea A de la lente en un ángulo con respecto a la línea ecuatorial central.
Preferiblemente, el centro óptico de la lente ha de estar desplazado horizontal y verticalmente de la línea de visión y la lente se proyecta sobre el primordio de lente con la proyección de la lente desplazada hacia abajo para elevar el centro óptico hasta una parte superior de la proyección de la lente, y la proyección de la lente se hace rotar alrededor del centro óptico de modo que la línea A de la proyección de la lente está a un ángulo distinto de cero con respecto a la línea ecuatorial central, sin cambiar sustancialmente la forma de la lente.
Convenientemente, el primordio de lente comprende una superficie interna que se ajusta a una primera esfera que tiene un primer centro, una superficie externa que se ajusta a una segunda esfera que tiene un segundo centro desplazado del primer centro, un eje óptico que pasa a través del primer y segundo centros y un centro óptico del primordio de lente, comprendiendo además el método las etapas de rotar un perfil de lente alrededor o con respecto al centro óptico del primordio de lente, de modo que no cambia la posición del centro óptico en relación con la forma de la lente, se conservan las características ópticas y geométricas de la lente y la línea A de la lenta está orientada a un ángulo con respecto a la línea ecuatorial central; y cortar la lente a partir del primordio de lente en la posición del perfil de la lente.
Ventajosamente, la línea de visión es una línea de visión funcional.
Preferiblemente, la línea de visión funcional es la línea de visión normal.
Los objetos, características y ventajas anteriores y otros de la invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de varias realizaciones de la invención, que continúan con referencia a los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista esquemática de varios planos de referencia anatómicos a través del ojo.
La figura 2 es una vista desde arriba esquemática de la cabeza humana con lentes de alta envoltura situadas delante del ojo.
La figura 3 es una vista lateral de la cabeza esquemática mostrada en la figura 2.
La figura 4 es una vista esquemática del sistema de referencia utilizado para describir las lentes montadas en monturas ópticas.
La figura 5 es una vista lateral del artículo óptico colocado en una cabeza humana, con la cabeza en una orientación erguida con la línea de visión normal dirigida al frente.
La figura 6 es una vista similar a la figura 5, que muestra la cabeza inclinada hacia abajo y la posición del ojo bajada para realizar una tarea específica, tal como carreras de montaña.
La figura 7 es una vista en sección horizontal esquemática que ilustra la distorsión óptica inducida por un prisma de base interna en ambas lentes derecha e izquierda.
La figura 8 es una vista similar a la figura 7, que ilustra la distorsión óptica inducida por un prisma de base externa en ambas lentes.
La figura 9 es una vista esquemática que ilustra el efecto óptico del prisma de base interna delante del ojo derecho y el prisma de base externa delante del ojo izquierdo.
La figura 10 es una vista en sección vertical a través de una lente montada con inclinación pantoscópica, que muestra el problema de la técnica anterior en el que una línea central óptica estaba orientada paralela a la línea de visión normal.
La figura 11 es una vista similar a la figura 10, pero que muestra la solución de la presente invención en la que el eje óptico de una lente de baja potencia se desvía alejándose de la línea de visión.
La figura 12 es una vista en sección horizontal a través de lentes de baja potencia, de alta envoltura de la presente invención, que muestra la desviación horizontal (nasal) del eje óptico alejándose de la línea de visión para reducir la distorsión óptica inducida por la envoltura.
La figura 13 es una vista frontal en alzado de las lentes de la figura 12, montadas en un artículo óptico de doble lente, que muestra la desviación tanto nasal como superior del eje óptico alejándose del la línea de visión.
La figura 14 es una vista en perspectiva de una lente aislada montada con inclinación pantoscópica y envoltura lateral, que muestra la desviación superonasal del eje óptico alejándose de la línea de visión con respecto al centro de la esfera en la que se encuentra la superficie frontal de la lente.
La figura 15 es una vista esquemática que ilustra las relaciones geométricas horizontales o verticales de una lente que tiene un eje óptico desviado para reducir de manera óptima la distorsión óptica en la lente.
La figura 16A es una vista esquemática de un primordio de lente situado en una esfera, que ilustra la posición a partir de la que se cortaría el primordio de lente según la presente invención, y que muestra desplazamientos del primordio de lente proyectados sobre un plano frontal.
La figura 16B es una vista similar a la figura 16A, pero que muestra la parte superior de la esfera separada.
La figura 17 es una vista bidimensional de la esfera de la figura 16A.
La figura 18 es una vista frontal en alzado de un perfil de lente proyectado sobre un primordio de lente, que ilustra la posición a partir de la que se corta el primordio de lente para descentrar horizontalmente la lente en la técnica anterior.
La figura 19 es una vista similar a la figura 18, pero que muestra el perfil de lente desplazado en la mitad inferior de un primordio de lente para descentrar verticalmente la lente de la posición mostrada en la figura 18.
Las figuras 20-22 son vistas frontales en alzado de un aspecto de la presente invención, en las que la lente se ha rotado desde la posición mostrada en la figura 19, de modo que el centro óptico de la lente puede ajustarse tanto horizontal como verticalmente, mientras se utiliza más eficazmente el material de primordio de lente.
La figura 23 es una vista similar a las figuras 20-22, pero que muestra el centro óptico del primordio de lente por encima de su ecuador.
Las figuras 24 y 25 son vistas similares a las figuras 20-22, pero que muestran un primordio de lente en el que el centro óptico no se ubica en el primordio de lente.
La figura 26 es una vista lateral esquemática que ilustra cómo se mide la inclinación pantoscópica en una lente.
La figura 27 es una vista desde arriba esquemática que ilustra cómo se mide la envoltura lateral en una lente.
Descripción detallada
La presente invención se refiere a artículos ópticos protectores descentrados ópticamente, por ejemplo, artículos ópticos protectores no correctores que tienen tanto envoltura como inclinación pantoscópica, pero que proporcionan todavía un rendimiento visual equilibrado ópticamente, por ejemplo, sobre el campo de visión de un usuario. El rendimiento óptico equilibrado se consigue en una lente descentrada en la que el eje óptico de la lente se inclina alejándose de la línea de visión, tal como una línea (FLOS) de visión funcional, que incluye la línea (NLOS) de visión normal al frente.
Líneas de visión, centro geométrico y ápex
La explicación de esta invención se facilitará mediante la comprensión de varios planos de referencia anatómicos imaginarios en la cabeza y el cuerpo humano, que se ilustran en las figuras 1-3. Un plano medio (MP en la figura 2) es un plano único que pasa longitudinalmente a través del centro del cuerpo desde la parte frontal hasta la trasera y divide la cabeza en mitades derecha e izquierda. Un plano frontal (FP en la figura 2) es uno cualquiera de una serie de planos que pasan longitudinalmente a través del cuerpo de lado a lado, en ángulos rectos con respecto al plano medio, y que divide el cuerpo en partes frontal y trasera. Cualquier plano frontal y el plano medio son perpendiculares entre sí.
El plano de Listing (LP en las figuras 1-3) es un plano frontal particular que se define además como un plano vertical transversal perpendicular al eje anteroposterior del ojo, y que contiene el centro de rotación de los ojos. El plano (LP) de Listing es perpendicular al eje z de fijación visual (figura 1) que se extiende al frente del ojo en la posición primaria con la cabeza mirando al frente. El plano de Listing se encuentra en el plano definido por el eje x horizontal transversal de rotación y el eje y vertical de rotación. La línea (NLOS) de visión normal teórica es a lo largo del eje z, a través del centro CR de rotación del ojo en la posición primaria con el cuerpo y la cabeza erguidos, perpendicular al plano (LP) de Listing y otros planos (FP) frontales, y paralela al plano MP medio.
La línea de visión normal es una línea fija que se proyecta hacia delante desde el ojo a lo largo del eje z mostrado en la figura 1, y normalmente no se entiende que esa línea de visión varíe en un individuo dado. Sin embargo, la línea de visión normal puede variar (tanto horizontal como verticalmente) entre individuos, debido a variaciones de las morfologías de la cabeza y la cara (tal como la distancia entre los ojos y la ubicación del nasión y las orejas) que determinan una orientación cuando está puesto del artículo óptico. Además, la línea de visión normal puede variar verticalmente entre el ojo derecho y el izquierdo de un individuo dado, debido a asimetría facial. Por tanto, la línea de visión "normal" se determina a menudo en una forma de cabeza, tal como la forma de cabeza de Alderson, o la forma de cabeza canadiense más actual y precisa, en la que se ha determinado una posición media estadísticamente de la línea de visión. Pero la NLOS puede determinarse también como un caso especial de la línea (FLOS) de visión funcional, utilizando las técnicas descritas más adelante en esta memoria descriptiva para hallar una FLOS.
El centro geométrico de una lente (GC en la figura 4) se define como el centro geométrico de un rectángulo que circunscribe cada abertura de lente de la montura desde una perspectiva frontal. La ubicación del centro geométrico puede situarse fácilmente en la intersección de las diagonales de cada rectángulo, o la intersección de las bisectrices perpendiculares de las dimensiones horizontal y vertical, que se denominan respectivamente como la línea A y la línea B.
El ápex de una lente es una medición que refleja la posición de la cabeza de la persona que lleva puesta la lente, la orientación de la lente según está sostenida por la montura, y el ajuste de la montura en la cabeza del usuario. En el trabajo óptico previo, se entendía que el ápex era el punto más delantero de la lente, que era tangente a un plano (VP) vertical (un plano frontal), tal como se muestra en las figuras 2 y 3, que era perpendicular a la NLOS teórica. El ápex es el punto de cada lente que entraría en contacto simultáneamente en primer lugar con el plano VP frontal vertical según se aproxima el artículo óptico a ese plano vertical, si el artículo óptico se mantiene en la orientación que tiene en la cabeza de la persona que mira al frente, tal como se muestra en la figura 3. Si la lente se inclina extremadamente hacia delante (alta inclinación pantoscópica), el ápex puede ser superior a la lente en una continuación imaginaria de la superficie de la lente, o en lentes inclinadas extremadamente de manera lateral (alta envoltura) el ápex puede ser nasal a la lente en una continuación imaginaria de la superficie de la lente.
Definición de la línea de visión funcional
La línea de visión y el ápex cambiarán a menudo, dependiendo de la tarea que la persona está realizando, tal como se ilustra en las figuras 5 y 6. La figura 5 muestra la ubicación de un ápex (APX) habitual, en el que el plano vertical toca la posición más delantera de cada una de las lentes derecha e izquierda, perpendicular a la NLOS. Sin embargo, la figura 6 ilustra un plano (FA) de ápex funcional, que tiene un ápex (FAPX) funcional en la intersección del plano FA y el punto más delantero de la lente con respecto al plano FA. El plano FA es perpendicular a la línea (FLOS) de visión funcional. La línea de visión funcional es la línea a lo largo del eje de fijación del ojo cuando el ojo y la cabeza se dirigen en una posición preferida para realizar una función o tarea visual particular (por ejemplo, carreras de montaña, voleibol, cirugía o conducción). En las carreras de montaña, por ejemplo, el ojo puede rotarse alrededor del eje x (figura 1) de tal manera que se baje el eje de fijación visual a través del centro de la pupila en el plano y-z aproximadamente 15 grados por debajo del eje z.
Además de la rotación hacia abajo de los ojos, la cabeza también puede inclinarse hacia delante (por ejemplo en aproximadamente otros 15 grados) tal como se muestra en la figura 6. La desviación visual hacia abajo total es la suma de la rotación de los ojos y la inclinación hacia abajo de la cabeza (si la inclinación de la cabeza y la rotación de los ojos son en la misma dirección), o aproximadamente 30 grados en total en este ejemplo. El ápex FAPX funcional es el punto en el que cada lente (o una extensión imaginaria de la lente) que es tangente al plano FA que es perpendicular a la línea FLOS de visión funcional, y que toca la parte más delantera de la lente (o una extensión imaginaria de la lente) según se lleva el plano hacia la lente mientras se mantiene perpendicular a la línea FLOS de visión funcional.
Existen varios enfoques para determinar la línea de visión funcional, y el correspondiente ápex funcional. Puede observarse una población de personas que realiza una tarea realizando la tarea, y marcarse cada una de sus líneas de visión sobre las lentes del artículo óptico que llevan puesto (o tomarse fotografías de las pupilas a través de las lentes) para llegar a una norma para la línea de visión funcional. Alternativamente, pueden llevarse puestos detectores de infrarrojos de la posición de la pupila por las personas que realizan las tareas, y determinarse a distancia las posiciones de la pupila. Además, puede realizarse un análisis de vídeo de la posición de la cabeza y el cuerpo. La línea de visión funcional puede determinarse para un individuo (si se están fabricando lentes a medida) o puede determinarse una posición media de la línea de visión funcional para una población de personas que realizan la actividad. Las lentes pueden entonces llevarse puestas por personas que realizan la función para la que se diseña la lente, y realizarse mejoras de la posición del eje óptico basándose en el rendimiento visual y la comodidad del usuario.
Tal como se utiliza en esta memoria descriptiva, la "línea de visión" incluye casos específicos que son la línea de visión normal y la línea de visión funcional. Una línea de visión funcional también puede ser la línea de visión normal, cuando las demandas visuales de una función están en la posición hacia el frente. Una dirección "nasal" es generalmente hacia la nariz, y una dirección "temporal" es generalmente hacia la sien. Una dirección "superior" es generalmente hacia arriba y una dirección "inferior" es generalmente hacia abajo.
Distorsión prismática
Una lente produce un desplazamiento lineal, o escorzo, de una imagen si la imagen se ve a lo largo de una dirección de la mirada que no es a lo largo del eje óptico de la lente ni a lo largo de la normal a la superficie de la lente. Una lente también produce un desplazamiento angular, o desviación prismática, si la imagen se ve a lo largo de una dirección de la mirada paralela al eje óptico pero desplazada de él; esto define una lente descentrada. Asimismo, la desviación prismática puede inducirse si la dirección de la mirada no es paralela al eje óptico, independientemente de dónde se corta en la lente la dirección de la mirada con la superficie. Cuando la dirección de la mirada no coincide con el eje óptico de una lente, la lente producirá normalmente una desviación total, que es una combinación de escorzo y desviación prismática.
Convencionalmente, se mide la cantidad de desviación prismática en dioptrías prismáticas (pd) y se calcula utilizando la regla de Prentice:
Prisma (pd) = \frac{\delta}{f} = \delta P
en la que P es la potencia de la lente medida en dioptrías (D), f es la longitud focal de la lente en metros y \delta es el descentramiento en centímetros, en el que el descentramiento se refiere a la dirección y magnitud en que se mueve el centro óptico en relación con la línea de visión. El descentramiento puede ser horizontal, vertical u oblicuo, pero generalmente se evalúa en cuanto a desviaciones horizontales y verticales. Un descentramiento horizontal de una lente no neutra con respecto a un ojo produce generalmente una desviación prismática horizontal. Un descentramiento nasal de una lente de potencia positiva produce una desviación prismática que se denomina prisma de "base interna". De manera similar, un descentramiento temporal de una lente de potencia positiva produce una desviación prismática que se denomina prisma de "base externa". Los descentramientos nasales y temporales de una lente de potencia negativa producen prismas de base externa y base interna, respectivamente.
Para compensar un prisma horizontal en el artículo óptico, los ojos deben rotar horizontalmente en ángulos aproximadamente iguales a las desviaciones prismáticas. Si las desviaciones prismáticas para ambos ojos tienen la misma magnitud y dirección, la NLOS se desvía, pero los ojos se mueven en una denominada alineación "acoplada". Si las desviaciones prismáticas difieren en magnitud o dirección, se requiere un movimiento relativo de un ojo u ojos hacia (convergencia) o alejándose entre sí (divergencia) para evitar diplopía (visión doble). Por tanto, las diferencias en la desviación prismática dan lugar a una demanda disyuntiva o de vergencia que se cuantifica como la desviación prismática neta obtenida combinando las desviaciones prismáticas individuales. La demanda de vergencia puede requerir o bien una convergencia o bien una divergencia de los ojos, pero se denomina como demanda de vergencia en cualquier caso. Particularmente, para actividades exigentes visualmente, tales como actividades atléticas, las demandas de acoplamiento y vergencia deben mantenerse pequeñas con el fin de permitir una percepción espacial y momento de anticipación precisos, y para evitar la fatiga del ojo. Sin embargo, incluso los usuarios ocasionales del artículo óptico están más cómodos si se disminuyen las demandas de acoplamiento y vergencia.
La vergencia que resulta de las desviaciones prismáticas para ambos ojos depende de la dirección y la magnitud de las desviaciones prismáticas. Por ejemplo, el artículo óptico mostrado en la figura 7 tiene una lente 40 derecha y una lente 42 izquierda. Las lentes 40, 42 son lentes de potencia negativa que tienen la misma potencia o longitud focal. Cada lente tiene un centro OC óptico en un eje OA óptico que coincide con una línea a través de los centros de curvatura de la superficie A anterior y una superficie P posterior de cada lente. El centro óptico de cada lente se desplaza de manera temporal desde la línea LOS de visión (descentramiento temporal), que induce un prisma de base interna (BI) para cada ojo. El prisma de base interna hace que rayos R luminosos procedentes de un objeto alejado frontal parezcan divergir de modo que el objeto parece más alejado de lo que está realmente. La figura 8 muestra una situación similar en la que el centro OC óptico de cada lente está descentrado de forma nasal, lo que induce un prisma de base externa para cada ojo, haciendo que un objeto parezca más próximo de lo que está realmente. La investigación demuestra que los atletas son generalmente más sensibles a y pueden tolerar menos error en el prisma inducido horizontal y vertical que las personas que no son atletas.
La figura 9 ilustra una situación en la que la lente derecha induce un prisma de base interna, mientras que la lente izquierda induce un prisma de base externa. Los rayos R luminosos procedentes de un objeto que está al frente parecen estar en su lugar desplazados a la derecha del campo de visión, lo que hace que los ojos se desvíen hacia la derecha. Si la cantidad de prisma inducido para cada ojo es la misma, los ojos se moverán juntos en una rotación "acoplada" hacia la derecha. Si la cantidad de prisma para cada ojo no es igual, entonces se impone una demanda de vergencia adicional en los ojos, en la que debe haber un movimiento relativo de uno o ambos ojos hacia (convergencia) o alejándose (divergencia) entre sí. Tal vergencia es a menudo incompleta, lo que puede dar como resultado diplopía o mala percepción. Incluso si la vergencia es completa, induce tensión oculomotora que es incómoda para el usuario.
Los efectos de prisma vertical se dividen generalmente en prisma de base superior (BU) y de base inferior (BD). Los mismos problemas tratados con respecto al prisma BO y BI se aplican al prisma vertical, pero son normalmente incluso peor tolerados por el usuario.
La cantidad de prisma vertical puede variar a lo largo de la lente, y el desequilibrio puede convertirse en más que un problema periféricamente, donde un ojo está mirando a través de una parte nasal de una lente mientras que el otro ojo está mirando a través de una parte temporal de la lente. La cantidad de prisma vertical también puede variar a lo largo de la lente de manera similar a cuando el ojo está mirando a través de una parte superior o inferior de la lente. Esta variación puede crear imprecisiones en la percepción visual a través del campo de visión que son difíciles de compensar, y son problemáticas en actividades recreativas o deportivas que demandan una entrada visual precisa.
Prisma en lentes no correctoras o protectoras de alta curva base
Por convención, la curvatura de la superficie anterior de una lente se denomina la curvatura base y se define como 530/R, en la que R es el radio de curvatura de esa superficie en milímetros. Una línea a través de los centros de curvatura C_{1} (de la superficie anterior) y C_{2} (de la superficie posterior) define un eje OA óptico que corta la lente (o una extensión imaginaria de la lente) en un centro OC óptico. La lente (o su extensión imaginaria) tiene un espesor CT a lo largo del eje OA óptico y varía progresivamente de manera simétrica desde o hacia el centro OC óptico. El radio R_{2} de curvatura de la superficie posterior se selecciona en combinación con el espesor CT central y el radio R_{1} de curvatura base para proporcionar una potencia de la lente predeterminada. El radio R_{2} para una potencia P de la lente seleccionada se calcula fácilmente utilizando la fórmula habitual para la potencia de una lente:
P = (n - 1) \left[\frac{1}{R_{1}} - \frac{1}{R_{2}} + \frac{(n - 1) CT}{nR_{1}R_{2}}\right]
en la que n es el índice de refracción del material de la lente.
En las lentes de baja potencia de la presente invención, el radio de la superficie interna es menor que el radio de la superficie externa de la lente, y el lente tiene forma de menisco. Según disminuye R_{2} con R_{1} constante, la lente tiene más potencia negativa. Cuando R_{2} = R_{1} - CT, las superficies frontal y trasera de las lentes se vuelven concéntricas, a una potencia que está determinada por la curvatura base y el espesor central de la lente. Por ejemplo, en una lente de base 6 o de base 9, las superficies frontal y trasera de la lente se vuelven concéntricas a las siguientes potencias, para lentes de estos espesores centrales:
TABLA 1 Potencia a la cual la lente de potencia negativa se vuelve concéntrica para una curva base y un espesor central dados
Curva base Espesor central (mm) Potencia (dioptrías)
Base 9 1,5 -0,16
2,0 -0,22
2,5 -0,28
Base 6 1,5 -0,07
2,0 -0,10
2,5 -0,13
Según continúa disminuyendo el radio (R_{2}) interno, la lente se vuelve progresivamente más negativa y la superficie posterior se vuelve más cóncava. Para las lentes de baja potencia negativa de la presente invención, CT es la parte más gruesa de la lente. Para lentes de potencia negativa superior, CT será o bien el mismo espesor que en el resto de la lente (R_{2} = R_{1} - CT), o bien CT puede ser la parte más delgada de la lente (R_{2} < R_{1} - CT).
Las lentes de base alta utilizadas en los artículos ópticos actuales producen sus propios efectos ópticos no deseados, porque la curvatura de la lente puede inducir un prisma, con demandas de acoplamiento y vergencia, así como borrosidad astigmática. Tales lentes sumamente curvadas se distorsionan además ópticamente por la alta envoltura e inclinación pantoscópica utilizadas en los artículos ópticos actuales, que inducen prisma por la inclinación que varía a través de la lente. La presente invención minimiza tal distorsión introduciendo potencia negativa en la lente, y rotando el eje óptico, por ejemplo con respecto al centro C_{1} de curvatura (de la superficie anterior de la lente) para desviar el eje óptico alejándose de la línea de visión. El eje óptico se desvía en un sentido generalmente contrario a la pendiente de la lente hacia la cara.
La lente también podría rotarse alrededor del centro C_{2} de curvatura (de la superficie posterior de la lente), pero esto desplazaría la posición del ápex para cualquier lente distinta a una lente concéntrica, y es un método menos eficaz de obtención de los objetivos establecidos. La lente se rota de manera ideal alrededor de C_{1}, pero puede rotarse alrededor de un punto a lo largo del eje óptico, por ejemplo en C_{2}, o ligeramente alejado del eje óptico, de tal manera que el ángulo de rotación esté en un margen de 5 grados con respecto a la posición óptima para la potencia y la curvatura base dadas, preferiblemente en un margen de 1 grado. Sin embargo, el eje óptico desviado pasa a través de los centros C_{1} y C_{2} en diseños esféricos, pero en diseños asféricos y otros puede pasar entre C_{1} y C_{2}, o próximo a uno de C_{1} y C_{2} (por ejemplo, dentro de una distancia suficiente para reducir las imprecisiones ópticas según la presente invención utilizando un eje desviado).
La línea de visión desviada de la presente invención contrasta con los esfuerzos inadecuados de la técnica anterior para solucionar este problema, mostrado en la figura 10, que es una vista en sección vertical a través de una lente 50 neutra (de potencia cero) montada con inclinación pantoscópica delante de un ojo que tiene un centro CR de rotación. La inclinación panstoscópica mueve el borde 54 inferior de la lente hacia la cara, lo que induce un prisma de base inferior en la lente. La técnica anterior intentó tratar este problema desplazando el eje (OA) óptico de la lente hasta una posición separada de y paralela a la LOS (figura 10). Esto sí que ayudó a minimizar la distorsión prismática a lo largo de la LOS, pero fue inadecuado para mejorar el rendimiento óptico periférico.
La presente invención solucionó este problema (tal como se muestra en la figura 11) abandonando la relación paralela, y en su lugar rotando el OA en una dirección vertical alrededor de uno de los centros de curvatura (tal como C_{1}) a través de un ángulo \omega_{v} en una dirección 56 superior alejándose de la LOS (que por conveniencia en el dibujo se muestra como la NLOS, aunque puede ser cualquier FLOS). La dirección 56 se selecciona para estar alejada del borde 54 que está inclinado hacia la cara. La magnitud del ángulo \omega_{v} en el que se produce el prisma mínimo puede variar dependiendo de las propiedades de la lente y su posición con respecto a la LOS, pero incluso una rotación mínima del OA en la dirección 56 comenzará a neutralizar el prisma inducido por la inclinación pantoscópica. Las ecuaciones para determinar un ángulo óptimo para una distorsión absoluta mínima se proporcionan más adelante en esta memoria descriptiva.
La invención también incluye artículos ópticos y métodos para reducir el prisma por la inclinación que se induce por la envoltura lateral de las lentes, tal como se ilustra en la figura 12, que es una sección horizontal a través de un par de lentes 50, 60. La lente 50 tiene un borde 52 nasal y un borde 58 temporal, y la lente tiene envoltura lateral en su borde 58 temporal. La lente 60 tiene un borde 62 nasal y un borde 68 temporal, y la lente tiene envoltura lateral en su borde 68 temporal. En lugar de orientar el OA de cada lente paralelo a la LOS (que de nuevo por conveniencia se muestra para la NLOS), el OA se rota alejándose de la LOS a través de un ángulo \omega_{h} en un sentido nasal generalmente contrario al sentido de la envoltura lateral. El ángulo \omega_{h} óptimo específico en el que se minimiza la distorsión prismática y otra óptica depende de varios factores, y se ilustrará en ejemplos específicos. Sin embargo, la desviación del OA alejándose de la LOS en la dirección nasal empieza a minimizar progresivamente el prisma inducido por la envoltura lateral.
La figura 13 ilustra un artículo 70 óptico de doble lente en el que las lentes se montan tanto con envoltura lateral como con inclinación pantoscópica. La figura 13 también ilustra OC_{R1} y OC_{L1}, que son las posiciones de los centros ópticos de las lentes 50, 60 derecha e izquierda (respectivamente) de algún artículo óptico de la técnica anterior en el que el OA se mantiene paralelo a la línea (NLOS) de visión normal. Los centros OC_{R2} y OC_{L2} son las posiciones de los centros ópticos de las lentes derecha e izquierda (respectivamente) tras la rotación de gran ángulo de manera nasal y superior para minimizar la distorsión óptica inducida por la envoltura lateral y la inclinación pantoscópica.
La figura 14 ilustra además la desviación superonasal del OA representando la lente 60 izquierda del artículo 70 óptico mostrado en la figura 13, aislada de la montura, pero manteniendo la inclinación pantoscópica y la envoltura lateral con las que se montó la lente en la montura. La lente 60 tiene superficies frontal y trasera que se ajustan sustancialmente a las superficies de una esfera (por ejemplo, medido mediante un torímetro para determinar la esfericidad de una lente tal como se entiende en la técnica de las lentes oftálmicas). La superficie frontal de la lente se ajusta sustancialmente a una primera esfera que tiene un centro C_{1}, mientras que la superficie trasera de la lente se ajusta sustancialmente a una segunda esfera que tiene un centro C_{2}. La NLOS teórica se ilustra a través del centro de la lente, de tal manera que la NLOS se extiende además a través del centro CR de rotación teórico del ojo.
La ubicación de la técnica anterior del centro OC_{L1} óptico de la figura 13 también se ilustra en la figura 14, en la que el OC se separa horizontal (\delta_{h}) y verticalmente (\delta_{v}) de la NLOS de modo que el OA_{1} se extiende a través de C_{1} y C_{2a} paralelo a la NLOS. La presente invención es una desviación significativa de esa disposición, porque el OC_{L1} se mueve a través de un ángulo \omega_{h} en el plano X-Y (o tiene una componente \omega_{h}) para compensar la distorsión óptica inducida por la envoltura lateral. El OC_{L1} también se mueve a través de un ángulo \omega_{v} en la dirección del eje Z (o tiene una componente \omega_{v}) de modo que el OC_{L1} asume la nueva posición OC_{L2} para compensar la distorsión óptica inducida por la inclinación pantoscópica. En su nueva posición, el OC_{L2} está en un eje OA_{2} óptico que se extiende a través del centro C_{1} de la primera esfera y el nuevo centro C_{2b} de la segunda esfera (en el que C_{2b} se ha rotado a través de ángulos \omega_{h} y \omega_{v} opuestos desde su posición original C_{2a} en el eje X). En esta realización particular, el OA_{2} corta la NLOS a un ángulo \omega_{} (el ángulo resultante de las componentes \omega_{h} y \omega_{v}) que se describe en mayor detalle en una sección posterior de esta memoria descriptiva. Sin embargo, el último efecto es que el eje óptico en este ejemplo se mueve alejándose de la lente, con un ángulo respecto a la NLOS (u otra FLOS) para compensar la distorsión óptica inducida por la envoltura e inclinación de la lente.
Algunos de los factores que entran en un ángulo \omega óptimo se ilustran con relación a la figura 15, que puede verse o bien como una sección transversal horizontal de una lente izquierda o bien una sección transversal vertical de una lente izquierda o derecha. Una vista en sección transversal horizontal de una lente derecha sería la imagen especular de la figura 15. La lente 100 tiene una superficie 102 anterior que se ajusta sustancialmente a una primera esfera que tiene un centro C_{1}, y una superficie 104 posterior que se ajusta sustancialmente a una segunda esfera que tiene un centro C_{2}, en el que la superficie 104 se desplaza a lo largo del eje óptico desde la superficie 102 en una distancia que corresponde al espesor (CT) central de la lente. El CT será la parte más gruesa de la lente en una lente de baja potencia negativa y la parte más delgada de la lente a potencias negativas superiores. El OA se dispone con respecto a la LOS del usuario, por ejemplo una línea FLOS de visión funcional, de modo que el eje OA óptico se inclina en un ángulo \omega con respecto a la FLOS. El ángulo \omega se elige de manera óptima de modo que se minimice la desviación prismática total de la lente cuando el usuario mira a lo largo de la FLOS. Este ángulo \omega óptimo puede hallarse, por ejemplo, mediante la relación
\omega = sen^{-1} \left(\frac{\delta _{2} - R_{2}sen \theta}{k}\right)
en la que \delta_{2} es la distancia entre la FLOS y la línea (LA) del ápex, R_{2} es el radio de curvatura de la superficie posterior de la lente, \theta es el ángulo entre la FLOS y el radio de curvatura de las superficies o bien anterior (\theta_{1}) o bien posterior (\theta_{4}) de la lente, y k es la separación de los centros de curvatura de las superficies anterior y posterior de la lente.
Esta ecuación puede entenderse mejor mediante un análisis de la siguiente relación óptica en la lente ideal de la realización preferida mostrada en la figura 15. la FLOS se desplaza una distancia \delta_{2} desde una línea AL del ápex paralela a la FLOS, en la que AL se extiende a través del centro C_{1} de curvatura y el ápex de la lente. La FLOS se extiende a través de la superficie 104 posterior de la lente 100 en un punto P_{2}, que está en una línea p a través del centro C_{1} de curvatura y a un ángulo \omega + \alpha desde el eje OA óptico, en el que
\alpha = sen^{-1} \left(\frac{\delta _{2}}{p}\right),
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p = \upbar{C} _{1} \ \upbar{P} _{2} = (R_{2}{}^{2} + k^{2} - 2R_{2}k \ cos(\omega + \theta _{4}))^{1/2},
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\theta _{4} = sen_{-1} \left(\frac{\delta _{2} - ksen \omega}{R_{2}}\right), y
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k = \upbar{C} _{1} \ \upbar{C} _{2} = R_{2} + CT - R_{1}.
La inclinación pantoscópica puede definirse como el ángulo entre el plano del ápex (mostrado previamente en la figura 5) y la tangente a la superficie de la lente en la intersección de la superficie de la lente y la FLOS. En la figura 15, si la FLOS coincide con la NLOS, entonces los planos tangentes en P_{1} y P_{2} son paralelos y el ángulo de inclinación pantoscópica viene dado por o bien
tan^{-1}(\delta_{1v}/R_{1}) o bien
tan^{-1}(\delta_{2v}/R_{2})
en las que \delta_{1v} y \delta_{2v} representan la separación vertical de la FLOS y la línea (AL) del ápex con respecto a las superficies anterior y posterior, respectivamente. Si la figura 15 representa una sección transversal horizontal de la lente, y la FLOS coincide con la NLOS, entonces el ángulo de envoltura lateral se define de manera similar y viene dado por
tan^{-1}(\delta_{1h}/R_{1}) o
tan^{-1}(\delta_{2h}/R_{2})
en las que \delta_{1h} y \delta_{2h} representan la separación horizontal de la FLOS y la línea (AL) del ápex con respecto a las superficies anterior y posterior, respectivamente.
Dotando a la lente 100 de baja potencia, y descentrando e inclinando sustancialmente la lente con respecto a la FLOS, puede obtenerse un rendimiento óptico superior. La lente de baja potencia reduce la variación progresiva de la lente, en comparación con una lente de potencia cero, y esta variación progresiva reducida reduce a su vez la distorsión óptica inducida a lo largo del campo de visión al cambiar la relación de las superficies de una lente con mayor variación progresiva. El aumento de la potencia negativa también puede estar acompañado por un aumento en el ángulo \omega, y un aumento en el ángulo \omega puede estar acompañado por una disminución en la curva base de la lente, para mantener un rendimiento óptimo de la lente. El efecto de algunas de estas variables interrelacionadas se ilustra en los siguientes ejemplos.
Ejemplo 1
Se fabricó una lente de base 6 que tenía las siguientes características ópticas, en la que los parámetros son los mostrados en la figura 15:
R_{1} = 87,17 mm
R_{2} = 86,00 mm
CT = 1,60 mm
P = -0,045 D
Inclinación pantoscópica aproximadamente 12,5 grados
Envoltura aproximadamente 15 grados
Horizontal Vertical
\delta 23,35 mm 19,05 mm
\omega 22,60 grados 18,00 grados
Tanto \delta como \omega están desplazados en la dirección nasal horizontalmente y en la dirección superior verticalmente. Se compararon el prisma y el astigmatismo calculados para esta lente a lo largo de la NLOS y a 45 grados los ángulos de mirada temporal y nasal con respecto a la NLOS con el prisma y el astigmatismo que se predijeron para una lente similar de base 6, de potencia -0,045 que tenía el centro óptico en el ápex de la lente (tal como en la figura 10 en la que el OA se extiende a través del APX), y una lente de potencia cero (neutra) de base 6 con el OC en el ápex. Esas desviaciones prismáticas tal como se describieron anteriormente dan las demandas de acoplamiento y vergencia.
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TABLA 2 Desviaciones prismáticas de un artículo óptico de base 6 comparando lentes de baja potencia negativa y neutra, con o sin OA rotado
Descripción de la lente Ángulo de visión Prisma calculado Astigmatismo calculado
Potencia cero NLOS 0,010 BI 0,002 D
OC @ Ápex nasal a 45º 0,820 BO 0,111 D
(OA paralelo a NLOS) temporal a 45º 0,546 BI 0,025 D
\omega = 0° Demanda de vergencia a 45° es de 0,274 BO
Demanda de acoplamiento a 45° es de 0,546 pd
P = -0,045 D NLOS 0,113 BO 0,006 D
OC @ Ápex nasal a 45º 0,771 BO 0,136 D
(OA paralelo a NLOS) temporal a 45º 0,339 BI 0,019 D
\omega = 0° Demanda de vergencia a 45° es de 0,432 BO
Demanda de acoplamiento a 45° es de 0,339 pd
P = -0,045 D NLOS 0,000 0,003 D
OC rotado no paralelo nasal a 45º 0,576 BO 0,099 D
a NLOS temporal a 45º 0,400 BI 0,024 D
\omega = 22,6° Demanda de vergencia a 45° es de 0,176 BO
Demanda de acoplamiento a 45° es de 0,400 pd
Estos resultados muestran que una lente de baja potencia con un eje óptico rotado, según la presente invención, puede eliminar sustancialmente el prisma a lo largo de la NLOS (desde 0,001 pd en la lente de potencia cero no rotada hasta 0,000 pd en la lente de baja potencia rotada), y reducir sustancialmente la demanda de vergencia periféricamente a 45º (desde 0,274 hasta 0,176 pd de BO), y también reducir sustancialmente la demanda de acoplamiento periféricamente a 45º (desde 0,546 hasta 0,400 pd).
Ejemplo 2
Se fabricó una lente de base 9 que tenía las siguientes características ópticas, en la que los parámetros son los mostrados en la figura 15:
R_{1} = 58,9 mm
R_{2} = 57,9 mm
CT = 1,5 mm
P = -0,075 D
Inclinación pantoscópica aproximadamente 10 grados
Envoltura aproximadamente 18 grados
Horizontal Vertical
\delta 18,5 mm 10,0 mm
\omega 16° 8,5°
Los parámetros de las características ópticas del artículo óptico que incorpora una lente derecha y una izquierda usando esta orientación de la lente se basan en cálculos y mediciones que se recogen en la tabla 3. Los parámetros de las características también están expuestos para comparar un artículo óptico que tiene tanto lentes neutras como de baja potencia con ejes ópticos a través del ápex y paralelos a (y nasalmente separados 18,5 mm de) la NLOS. Los procedimientos para trazar rayos ópticos exactos para confirmar estos cálculos se conocen bien y se describen en, por ejemplo, Warren Smith, Modern Optical Engineering (1966).
Se calcula la demanda de vergencia del artículo óptico a partir de las desviaciones prismáticas en los ángulos de vista nasal y temporal. En un artículo óptico tal como cuando está puesto, si el ojo derecho está mirando con un ángulo de 45º de manera nasal con respecto a la NLOS, entonces el ojo izquierdo está mirando a aproximadamente 45º de manera temporal. Estas desviaciones prismáticas tal como se describieron previamente dan las demandas de vergencia y acoplamiento.
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TABLA 3 Desviaciones prismáticas de un artículo óptico de base 9 comparando lentes de baja potencia negativa y neutra, con o sin OA rotado
Descripción de la lente Ángulo de visión Prisma calculado Astigmatismo calculado
Potencia cero NLOS 0,006 BI 0,007 D
OC @ Ápex nasal a 45º 1,370 BO 0,234 D
\delta= 18,5 mm temporal a 45º 0,953 BI 0,046 D
\omega = 0° Demanda de vergencia a 45° es de 0,417 BO
Demanda de acoplamiento a 45° es de 0,953 pd
P = -0,075 D NLOS 0,152 BO 0,014 D
OC @ Ápex nasal a 45º 0,887 BO 0,174 D
\delta = 18,5 mm temporal a 45º 0,420 BI 0,019 D
\omega = 0° Demanda de vergencia a 45° es de 0,467 BO
Demanda de acoplamiento a 45° es de 0,420 pd
P = -0,075 D NLOS 0,000 0,005 D
OC rotado nasal a 45º 0,685 BO 0,129 D
\delta = 18,5 mm temporal a 45º 0,502 BI 0,026 D
\omega_{h} = 16° Demanda de vergencia a 45° es de 0,184 BO
Demanda de acoplamiento a 45° es de 0,502 pd
\newpage
La tabla 3 muestra que los artículos ópticos convencionales (neutros descentrados, P = 0, \omega = 0) muestran pequeñas cantidades de desviación prismática a lo largo de la NLOS; para el artículo óptico de base 9 de la tabla 3, la desviación prismática a lo largo de la NLOS es de aproximadamente 0,006 BI. Sin embargo, anteriormente no se ha apreciado que esas lentes neutras producen grandes desviaciones prismáticas en las partes periféricas de las lentes. Cuando se mira a través de esas lentes con 45º de manera nasal y 45º de manera temporal con respecto a la NLOS, las desviaciones prismáticas en las lentes individuales son grandes (aproximadamente de 1,37 pd BO y 0,95 pd BI, respectivamente) y producen una gran demanda de vergencia de 0,417 BO.
Los artículos ópticos negativos descentrados producen desviaciones prismáticas incluso cuando la NLOS es paralela a la línea central óptica. Los artículos ópticos negativos descentrados (P = -0,075 D, \delta = 18,5 mm, \omega = 0º) muestran una desviación prismática de aproximadamente 0,15 BO a lo largo de la NLOS. Cuando se mira con ángulos de 45º de manera nasal y 45º de manera temporal con respecto a la NLOS, las desviaciones prismáticas son aproximadamente 0,89 BO y 0,42 BI, respectivamente. Las magnitudes de las desviaciones prismáticas en los ángulos nasal y temporal extremos son menores que las de los artículos ópticos neutros y la demanda de vergencia es mayor, pero no tan significativamente. El artículo óptico negativo descentrado es particularmente muy adecuado para aplicaciones que requieren visión monocular con bajos niveles de desviación prismática con respecto a los ángulos de mirada alejándose de la NLOS.
Combinando una rotación nasal del OA (\omega = 16º) con un descentramiento nasal de \delta = 18,5 mm del eje OA óptico, el artículo óptico negativo descentrado, rotado no muestra desviación prismática a lo largo de la NLOS. Cuando se mira con ángulos de 45º de manera nasal y de manera temporal desde la NLOS, las desviaciones prismáticas son aproximadamente 0,69 BO y 0,50 BI. Estas desviaciones prismáticas son menores que las de otros artículos ópticos y producen una demanda de vergencia significativamente menor de 0,18 BO, y una demanda de acoplamiento de 0,50 pd.
La tabla 3 también contiene valores calculados de astigmatismo. Los valores de astigmatismo de menos de 0,12 D se consideran generalmente aceptables. Por ejemplo, las gafas de sol ANSI normales (ANSI Z80.3) permiten 0,12 D de astigmatismo a lo largo de la NLOS en artículos ópticos sin prescripción médica. La tabla 3 ilustra que el artículo óptico de OA rotado, de baja potencia negativa de la presente invención también tiene menos borrosidad astigmática que artículos ópticos neutros descentrados inclinados o artículos ópticos negativos descentrados inclinados.
Con fines de comparación, el artículo óptico de baja potencia negativa, descentrado, rotado se compara con una lente en la que P = 0, pero para la que la curvatura base y \delta varían tal como se muestra. Para una cantidad y dirección de rotación igual, para una curvatura base y descentramiento dados, en la que un artículo óptico negativo, descentrado, rotado muestra prisma cero a lo largo de la LOS, el artículo óptico descentrado rotado de potencia cero tendría los siguientes valores prismáticos a lo largo de la LOS:
Base 6: 0,28 de base interna; \delta_{h} = 23,35 mm
Base 7: 0,285 de base interna; \delta_{h} = 23,35 mm
Base 8: 0,252 de base interna; \delta_{h} = 18,5 mm
Base 9: 0,291 de base interna; \delta_{h} = 18,5 mm
Cuando se colocan en el artículo óptico, estas lentes requerirían entre 0,5 y 0,58 pd de divergencia cuando el usuario mira un objeto distante a lo largo de la LOS. Esta cantidad y dirección de distorsión prismática es potencialmente muy molesta para la mayoría de los usuarios. Las lentes no rotadas, descentradas neutras producen prisma muy bajo a lo largo de la LOS, mientras que lentes no rotadas, descentradas de baja potencia negativa producen prisma de base externa a lo largo de la LOS. Las lentes de OA rotado, descentradas de la presente invención, pueden reducir el prisma a lo largo de la FLOS (incluyendo la NLOS) hasta cero sustancialmente (por ejemplo menos de 0,1 pd o 0,05 pd), e incluso eliminar el prisma a lo largo de la FLOS hasta cero.
Ejemplo 3 Enfoque general al diseño de la lente de OA rotado
Este esquema general para diseñar una lente con un OA rotado (desviado angularmente) se expone en este ejemplo, con referencia particular a las figuras 14 y 15, en las que la AL es la línea de ápex que se extiende desde C_{1} a través del ápex de la lente. La lente 100 puede disponerse en primer lugar de forma que la LOS (tal como una FLOS, o particularmente una NLOS) esté paralela al eje OA óptico, y desplazada horizontalmente por \delta_{h} y verticalmente \delta_{v}. Entonces se rota el OA de manera general horizontalmente con un ángulo \omega_{h} en una dirección sustancialmente nasal, y de manera general verticalmente con un ángulo \omega_{v} en una dirección sustancialmente superior (para lentes con envoltura lateral e inclinación pantoscópica) de forma que el eje OA óptico está inclinado alejándose de la LOS. Tales rotaciones del OA pueden conseguirse moviendo el perfil de una lente (o un primordio de lente) en una esfera tal como se describe en la figura 16A. Aunque los ángulos de rotación del OA se dan en componentes horizontal y vertical por conveniencia, la desviación también puede producirse en una sola dirección superonasal sin dibujar las componentes horizontal y vertical del desplazamiento.
La figura 15 describe una lente representativa con un eje OA óptico que corta las superficies 102, 104 anterior y posterior de una lente. Sin embargo, en lentes para artículos ópticos según la invención, el OA de la lente no pasa necesariamente ni a través del primordio de lente del que se ha cortado la lente, ni de la lente tal como se corta para la inserción en la montura. Las descentraciones e inclinaciones sustanciales de la lente desde la NLOS todavía se miden a partir del eje óptico. Aunque el centro óptico no está en la lente cortada ni en el primordio de lente, el centro óptico se localiza fácilmente extendiendo la curvatura de la superficie anterior de la lente hasta que corta al eje óptico.
Las realizaciones representativas de la invención descrita anteriormente pertenecen a artículos ópticos de base 6 y base 9, pero la invención no se limita a estas curvaturas base. Generalmente, una lente se selecciona para un artículo óptico basándose en una ubicación del ápex y una curvatura base de la lente. La ubicación del ápex y la curvatura base se determinan normalmente por la montura y pueden seleccionarse por la apariencia o la protección del ojo. El radio R_{2} de curvatura de la superficie posterior y el espesor CT central de la lente se hacen variar entonces para producir una cantidad pequeña de potencia, por ejemplo, potencia negativa. Para materiales de lente tales como policarbonato, el espesor CT central es generalmente mayor de 1 mm de forma que la lente es resistente y duradera, pero otros o futuros materiales y métodos de fabricación pueden permitir lentes más finas.
La lente puede entonces descentrarse de forma que el eje óptico de la lente sea paralelo a la FLOS y pase a través del ápex funcional. A continuación la lente puede rotarse con un ángulo \omega alrededor del centro (C_{1}) de curvatura de la superficie anterior. Entonces puede calcularse la desviación prismática a lo largo de la FLOS, y puede confirmarse con mediciones. El ángulo \omega puede ajustarse hasta que la desviación total a lo largo de la LOS se acerca a un mínimo, preferiblemente menor de 0,12 dioptrías prismáticas a lo largo de la LOS y menor de 0,9 dioptrías prismáticas a 45 grados nasal y temporalmente, más específicamente menor de 0,1 dioptrías prismáticas a lo largo de la línea de visión, de manera más adecuada aproximadamente 0 dioptrías prismáticas a lo largo de la línea de visión. La demanda de vergencia de la lente es de manera adecuada menor de 0,4 dioptrías prismáticas, y de manera ideal menor de 0,3 o 0,2 dioptrías prismáticas.
Aunque pueden emplearse varios métodos matemáticos para calcular la desviación total, el más eficaz requiere resolver el problema al revés empezando con una posición del ojo conocida y determinar la posición precisa del objeto que mira el ojo, tal como se esboza posteriormente. En referencia a la figura 15, el ángulo visual se identifica como la dirección de la mirada con respecto a la FLOS, que en la figura 15 es de cero grados. Esta dirección de mirada corta a la superficie 104 posterior de la lente 100 en P_{2}. La distancia desde B_{2} hasta P_{2} a largo de una línea perpendicular al eje OA óptico se denomina y_{2}; la distancia desde A_{2} hasta B_{2} a lo largo del eje OA óptico se denomina z_{2}, que es la profundidad sagital con respecto a la superficie posterior; \varphi_{2} es el ángulo entre la normal a la superficie posterior y el eje OA óptico; y \sigma_{3} es el ángulo entre la dirección de la mirada y el eje OA óptico (que es el mismo que \omega cuando FLOS=NLOS). La dirección de la mirada con respecto a la normal a la superficie posterior viene dada por el ángulo \theta_{4}, en el que
\theta _{4} = \Phi _{2} - \sigma _{3}.
La dirección de la mirada antes de la refracción en la superficie posterior con respecto a la normal a la superficie posterior viene dada por el ángulo \theta_{3} (no mostrado en la figura 15) usando la ley de Snell, en la que n es el índice de refracción del material de lente y
\theta _{3} = sen^{-1} \left(\frac{sen\theta _{4}}{n}\right).
La dirección de la mirada antes de la refracción en la superficie posterior con respecto al eje óptico viene dada por el ángulo \sigma_{2} (no mostrado en la figura 15), en el que
\sigma _{2} = \Phi _{2} - \theta _{3}.
Calcular después el punto P_{1} de intersección de este rayo refractado y la superficie 102 anterior de la lente 100, en el que y_{1} es la distancia entre P_{1} y el eje OA óptico en B_{1} a lo largo de la línea perpendicular al eje OA óptico, y z_{1} es la profundidad sagital de P_{1} con respecto a la superficie anterior:
\vskip1.000000\baselineskip
y_{1} = (2R_{1}z_{1} - z_{1}{}^{2})^{1/2}
\;
y
\vskip1.000000\baselineskip
z_{1} = b - \left(b^{2-} \left[\frac{\sigma _{1} tan^{2} \sigma _{2}}{tan^{2} \sigma _{2} + 1}\right]\right)^{1/2},
\newpage
en el que
b = (s_{1} \ tan^{2} \ \sigma _{2} + R_{1}) / (tan^{2} \ \sigma _{2} +1)
\vskip1.000000\baselineskip
s_{1} = (y_{2}/tan \ \sigma _{2}) + z_{2}
Calcular después \varphi_{1} como el ángulo entre la normal a la superficie anterior y el eje OA óptico usando
\phi _{1} = tan^{-1} \left(\frac{y_{1}}{R_{1} - z_{1}}\right).
La dirección de la mirada con respecto a la normal a la superficie anterior viene dada por el ángulo \theta_{2} (no mostrado en la figura 15), en el que
\theta _{2} = \phi _{1} - \sigma _{2}.
La dirección de la mirada antes de la refracción en la superficie anterior con respecto a la perpendicular a la superficie anterior viene dada por el ángulo \theta_{1}, una vez más usando la ley de Snell y el índice n definido anteriormente:
\theta _{1} = sen^{-1} \ (n \ sen\theta _{2}).
La dirección de la mirada antes de la refracción en la superficie anterior con respecto al eje OA óptico viene dada por el ángulo \sigma_{1}, en el que
\sigma _{1} = \phi _{1} - \theta _{1}
Finalmente, la desviación \varepsilon total viene dada por la diferencia entre los ángulos \sigma_{1} y \sigma_{3}. Si estos ángulos se dan en grados, la siguiente ecuación da \varepsilon en dioptrías prismáticas:
\varepsilon = \frac{(\sigma _{3} - \sigma _{1})}{100} \times \frac{\pi}{180}
Si la desviación prismática a lo largo de la NLOS no es suficientemente pequeña, entonces el ángulo \omega de rotación o la potencia de la lente cambian. Si la desviación prismática es de base externa, el ángulo \omega de rotación aumenta o la magnitud de la potencia negativa disminuye. Si la desviación prismática es de base interna, el ángulo \omega de rotación disminuye o la magnitud de la potencia negativa aumenta. La potencia de la lente y el ángulo de rotación pueden seleccionarse para reducir la desviación prismática a lo largo de la NLOS. Por ejemplo, el ángulo de rotación puede seleccionarse para ser mayor de 30º, mayor de 20º, mayor de 15º, entre 20º y 40º, o entre 15º y 30º.
Ejemplo 4
Este ejemplo muestra algunas relaciones óptimas entre la curvatura base, espesor central de la lente, y la baja potencia negativa de la lente que minimiza de manera óptima la distorsión prismática a lo largo de la LOS. La tabla siguiente ilustra la rotación en dirección nasal del eje óptico que produce prisma cero a lo largo de la LOS con cambios en el descentramiento para las siguientes lentes:
Base 6: espesor central 1,6 mm, potencia -0,045 D
Base 7: espesor central 1,5 mm, potencia -0,051 D
Base 8: espesor central 1,5 mm, potencia -0,063 D
Base 9: espesor central 1,5 mm, potencia -0,075 D
TABLA 4 Rotación del OA para curvaturas base y descentramientos variados
Descentramiento Base 6 Base 7 Base 8 Base 9
0 mm 0 grados 0 grados 0 grados 0 grados
5 mm 4,5 grados 4,2 grados 4,2 grados 4,2 grados
10 mm 9,0 grados 8,5 grados 8,5 grados 8,5 grados
15 mm 13,8 grados 13,0 grados 13,0 grados 13,0 grados
20 mm 18,9 grados 17,8 grados 17,8 grados 17,7 grados
25 mm 24,6 grados 23,0 grados 22,9 grados 22,8 grados
Esta tabla ilustra de manera general que la rotación del OA alejándose de la LOS, que se requiere para neutralizar el prisma a lo largo de la LOS, aumenta cuando aumenta el descentramiento, y que de manera general el ángulo de rotación disminuye a medida que la curvatura base de la lente aumenta.
Ejemplo 5
Este ejemplo ilustra la rotación en dirección nasal del eje óptico que mantiene el prisma cero a lo largo de la línea de visión con cambios en el espesor central para las siguientes lentes:
Base 6: descentramiento nasal 23,35 mm, potencia -0,045 D
Base 7: descentramiento nasal 23,35 mm, potencia -0,051 D
Base 8: descentramiento nasal 18,5 mm, potencia -0,063 D
Base 9: descentramiento nasal 18,5 mm, potencia -0,075 D
El descentramiento nasal es una función de la envoltura lateral. Generalmente, el radio de curvatura de la superficie posterior de la lente disminuye a medida que el CT aumenta para cada curva base para mantener constante la potencia y prisma cero a lo largo de la línea de visión.
TABLA 5 Rotación del OA para curvaturas base y espesores centrales variados
Espesor central Base 6 Base 7 Base 8 Base 9
1,2 mm - - - - - - - - 31,6 grados 29,3 grados
1,4 mm 36,0 grados 25,2 grados 19,5 grados 19,0 grados
1,6 mm 22,8 grados 17,7 grados 14,5 grados 14,5 grados
1,8 mm 16.6 grados 14.2 grados 11.6 grados 11.5 grados
2,0 mm 13,6 grados 11,6 grados 9,6 grados 9,7 grados
2,2 mm 11,3 grados 9,8 grados 8,2 grados 8,4 grados
2,4 mm 9,6 grados 8,7 grados 7,2 grados 7,3 grados
2,6 mm 8,6 grados 7,6 grados 6,3 grados 6,5 grados
2,8 mm 7,55 grados 6,75 grados 5,7 grados 5,9 grados
3,0 mm 6,75 grados 6,25 grados 5,2 grados 5,3 grados
Generalmente, cuando el espesor central de la lente aumenta, el ángulo \omega disminuye para una lente de una curvatura base, potencia y descentramiento dados.
Ejemplo 6
Este ejemplo ilustra cómo el ángulo \omega puede cambiar para mantener un prisma cero calculado para una lente que tiene un CT = 1,5 mm, descentramiento = 18,5 mm, para lentes de curvaturas base y potencias variadas.
TABLA 6 Rotación del OA para potencias y curvaturas base variadas
Curva Base Potencia (D)
-0,02 -0,04 -0,06 -0,08 -0,10
6 4,5 grados 15,2 grados - - - - - - - - -
7 3,6 grados 9,9 grados 24,6 grados - - - - - -
8 2,8 grados 7,35 grados 15,0 grados 32,5 grados - - -
9 2,3 grados 5,9 grados 10,7 grados 18,7 grados 44,0 grados
Estos ejemplos ilustran que a medida que la curva base aumenta para un CT y una \delta dados, el ángulo \omega disminuye para una lente de baja potencia dada. Para una curva base dada, el ángulo también aumenta a medida que se proporciona una potencia negativa mayor por la lente.
Ejemplo 7 Corte de lentes a partir de primordios de lente
Aunque las lentes de la invención pueden moldearse por inyección hasta una forma exacta o pulirse y luego cortarse, las lentes se cortan preferiblemente a partir de un primordio de lente moldeado por inyección. Para lentes esféricas, el primordio de lente puede conceptualizarse como que se corta a partir de la cubierta de una esfera 120, tal como se muestra en la figura 16A. Las posiciones de los centros C_{1} y C_{2} de curvatura y los radios R_{1} y R_{2} de curvatura (figura 16B), de las superficies externa e interna de la esfera 120 determinan, respectivamente, la potencia de la lente que va a cortarse a partir del primordio de lente. El radio R_{1} de curvatura (de la superficie externa de la cubierta) determina la curvatura base de la lente. El eje OA óptico se extiende a través de C_{1} y C_{2} y se muestra proyectándose a través de un polo de la esfera. Una vez que se determinan las cantidades deseadas de envoltura lateral e inclinación pantoscópica de una lente, puede ubicarse una posición en la esfera que proporcionará una lente que tiene esas características. Entonces, puede formarse el primordio de lente que tiene la forma de esa parte de la cubierta de la esfera.
En la realización ilustrada en la figura 16A, se forma el primordio 122 de lente con una forma correspondiente a la cubierta de la esfera en la ubicación representada, en la que el eje óptico no se extiende a través del propio primordio de lente. Así, el centro óptico del primordio de lente no está en el propio primordio, sino que en su lugar está en una extensión imaginaria del primordio en el polo de la esfera. El primordio 122 se sitúa de modo que una lente que va a cortarse a partir del primordio de lente tendrá una LOS seleccionada (tal como una FLOS, por ejemplo la NLOS) que está en el ángulo \omega deseado con respecto al eje OA óptico, para una lente de curvatura base y baja potencia negativa dadas. En la figura 16A, el primordio se muestra desplazado del polo con distancias X, Y y H que se proyectan sobre un plano frontal A. En esta realización descrita particularmente de una lente de base 6, el centro GC geométrico del primordio 122 está desplazado una distancia de 54,5 mm en una dirección Y a lo largo de un meridiano vertical de la esfera, y una distancia de 42,0 mm en una dirección X a lo largo de una línea latitudinal (paralela al ecuador). El desplazamiento neto del GC del OC de la esfera es, por tanto, una distancia H de 68,8 mm.
La figura 17 es una vista bidimensional de la figura 16A, que muestra además la posición de una lente que va a cortarse a partir del primordio de lente, que ilustra la posición de la NLOS y el centro GC geométrico del primordio de lente con respecto al OA. Esta vista muestra el gran ángulo de desviación entre el eje OA óptico de la esfera y el GC del primordio de lente, que están separados por un ángulo \omega en C_{1} (no mostrado en la figura 17) que subtiende un ángulo en la superficie de la esfera delimitada por la distancia H en la superficie de la esfera.
Ejemplo 8 Uso eficaz de primordios de lente
La presente invención también incluye un método de uso más eficaz de primordios de lente que en la técnica anterior, mientras se mantiene un rendimiento óptico superior de la lente cortada a partir del primordio. El problema de la técnica anterior se ilustra en la figura 18, que muestra un primordio 130 de lente derecha y un primordio 132 de lente izquierda que se moldean por inyección. Cada uno de los primordios de lente tiene un centro GC geométrico y un centro OC óptico desplazado a lo largo del ecuador E de un primordio de lente hacia un borde medio del primordio. Por tanto, el primordio de lente varía de manera progresiva verticalmente, de manera simétrica (en una dirección superoinferior a lo largo del meridiano M) desde el ecuador E.
Uno de los problemas de un primordio moldeado por inyección es que existen a menudo artefactos de moldeo por inyección periféricamente en la lente, y particularmente en la "entrada" de inyección en la que se inyecta plástico en el molde antes del endurecimiento. Las irregularidades ópticas introducidas por estos artefactos pueden evitarse a menudo cortando una lente 134 o 136 a partir del primordio 130, 132 de lente en una posición central en el primordio de lente, alejada de las irregularidades periféricas. Las lentes 134, 136 se muestran en la figura 18 que se cortan desde el centro del primordio de lente para evitar estas irregularidades ópticas.
La figura 19 muestra un problema que se encuentra si las lentes 134, 136 han de descentrarse ópticamente de manera vertical desplazando la lente verticalmente hacia abajo en el primordio de lente. Si la cantidad de descentramiento vertical se aproxima a la dimensión B de la lente, entonces las partes periféricas de la lente no se ajustarán sobre el primordio de lente. Esto necesitará la etapa costosa de utilizar un primordio de lente más grande. Incluso si la lente es lo suficientemente pequeña para ajustarse sobre el primordio de lente (que no está en la figura 19), la lente debe cortarse a partir de partes periféricas ópticamente irregulares del primordio.
La figura 20 muestra la solución de la presente invención, que permite un descentramiento horizontal y vertical del mismo grado que en la figura 19, pero sin los problemas encontrados en ese ejemplo. La figura 20 muestra que los perfiles de la lente en la figura 19 pueden rotarse en la dirección de las flechas en la figura 19, alrededor de los centros OC ópticos, de modo que la línea A del perfil de la lente está a un ángulo \beta agudo distinto de cero con respecto a la línea A. el OC está ubicado todavía en el borde superior de la lente, sin embargo el cuerpo del perfil de la lente se ha rotado ahora en una zona central del primordio que está más libre de irregularidades ópticas. Esta rotación también permite que se corte una lente extremadamente descentrada de manera vertical y/o una lente extremadamente descentrada de manera horizontal a partir de un primordio de lente sin tener que aumentar el diámetro del primordio para alojar la lente descentrada.
Por tanto, la lente puede rotarse sin cambiar las características ópticas de la lente (tales como potencia y espesor central) cuando la lente se rota sobre la superficie del primordio alrededor de un eje definido por el eje óptico. La magnitud del ángulo \beta a través del cual se rota la lente puede variar ampliamente, dependiendo del tamaño de la lente y del grado deseado de descentramiento vertical. En la realización ilustrada de la figura 20, el ángulo \beta es de aproximadamente 30-40º, aunque el ángulo podría ser, por ejemplo, de 5-90º, más particularmente de 10-80º, o superior a 10 o 20 grados, e inferior a 90º.
La figura 21 ilustra la versatilidad del método mostrando que puede conseguirse un descentramiento vertical extremo, en el que el OC no está ni siquiera en la lente, rotando el perfil de la lente desde la posición mostrada en la figura 19 hasta la posición mostrada en la figura 20, y desplazando entonces adicionalmente el perfil de la lente en una dirección perpendicular a la línea A. Tal como puede apreciarse comparando la figura 19 con la figura 21, el grado de descentramiento vertical conseguido en la figura 21 no podría obtenerse mediante el método sin rotación de la figura 19. Si el simple desplazamiento de la lente a lo largo del meridiano M vertical (como en la figura 19) no estuviese acompañado por la maniobra rotatoria de la presente invención, la lente se proyectaría parcialmente fuera del primordio de lente. Así, no sería posible cortar la lente a partir del primordio de lente, sin aumentar el diámetro u otras dimensiones del primordio de lente.
La figura 22 ilustra además la versatilidad del método rotacional, mostrando que puede rotarse incluso una lente que no tiene descentramiento vertical, alrededor del OC para cortarla a partir de una parte más conveniente del primordio, por ejemplo, para evitar un defecto D en el primordio que de lo contrario interferiría con la calidad óptica de la lente cortada a partir del primordio.
La figura 23 demuestra que el centro OC óptico no necesita estar en el ecuador E del primordio de lente (en el que el ecuador es una bisectriz horizontal del primordio que no define una línea de simetría alrededor de la cual varía el primordio de manera progresiva verticalmente). En su lugar, el eje de simetría desde el cual el primordio varía de manera progresiva simétricamente, de manera superior y de manera inferior es el eje AX en la figura 23, que se extiende a través del GC del primordio a un ángulo agudo distinto de cero con respecto al ecuador E.
La figura 24 muestra un primordio de lente en el que el OC no está en el primordio, que es una situación común en la fabricación de lentes descritas en esta memoria descriptiva que tienen ángulos de desviación grandes entre el eje óptico y la línea de visión. El perfil de la lente no tiene que estar centrado sobre el GC del primordio de lente, pero puede rotarse en bloque con respecto al OC. Tal rotación en bloque puede visualizarse, por ejemplo, imaginando un brazo fijo que se extiende desde el OC hasta el borde nasal de la lente en la figura 24. El perfil de la lente puede moverse entonces rotando el brazo rígido alrededor del OC, pero sin cambiar la posición del perfil de la lente con respecto al brazo rígido. Dos posibles posiciones hasta las que puede rotarse el perfil de la lente se muestran en líneas imaginarias en la figura 24, que proporcionan una lente de la misma forma y con la misma ubicación del OC en la lente.
La figura 25 muestra otro primordio de lente con el OC fuera del primordio, pero en el que el OC está tanto desplazado verticalmente del ecuador E como desplazado horizontalmente del meridiano M vertical.
Envoltura e inclinación pantoscópica
La figura 26 es una vista en sección vertical esquemática que ilustra que la inclinación pantoscópica se determina midiendo el ángulo \alpha entre un plano VP vertical frontal que es perpendicular a la FLOS (tal como la NLOS) y se extiende a través del punto en el que la FLOS/NLOS corta la lente, y un plano TP tangente que es tangente al punto en el que la FLOS/NLOS corta la superficie anterior de la lente. Para una lente que tiene una curvatura base de 9, la inclinación \alpha pantoscópica de la lente puede estar, por ejemplo, en el intervalo de 1-30º, por ejemplo 3-20º u 8-14º y más particularmente 8-12º. El grado de inclinación también puede variar dependiendo de la morfología de la cabeza y facial de la persona que lleva puesto el artículo óptico. Los europeos y los europeo-americanos, por ejemplo, tienen mejillas menos prominentes, frentes más prominentes y nasiones mayores que los asiáticos y los asioamericanos y pueden tolerar más inclinación pantoscópica. En la tabla 7, se muestran ángulos de inclinación pantoscópica a modo de ejemplo.
La figura 27 es una vista horizontal esquemática que ilustra que la envoltura lateral se determina midiendo el ángulo \beta entre el plano VP vertical frontal y el plano TP tangente. Como con la inclinación pantoscópica, en la tabla 7 se muestran ejemplos del grado de envoltura.
TABLA 7 Ángulos de envoltura e inclinación pantoscópica en personas no asiáticas y asiáticas
Personas no asiáticas Personas asiáticas
Envoltura lateral 5-30º 5-20º
Inclinación pantoscópica 5-20º 3-15º
Las lentes pueden tener ángulos de envoltura e inclinación pantoscópica de estos intervalos. Los ángulos facilitados en la tabla 7 son meramente a modo de ejemplo, y pueden compensarse ángulos de inclinación menores y mayores mediante la presente invención.
Las lentes se fabrican preferiblemente de policarbonato, pero también pueden fabricarse a partir de otro material resistente al impacto tal como CR-39.
Cuando una lente se desvía "alejándose" de un sentido en que la lente se inclina, el sentido de la desviación no es necesario que sea exactamente contrario al sentido de la inclinación, pero puede ser un sentido que generalmente reduce las distorsiones ópticas no deseadas tratadas en el presente documento.
Abreviaturas
APX:
ápex
AL:
línea del ápex
CR:
centro de rotación
CT:
espesor central
DBC:
distancia entre centros
FAPX:
ápex funcional
FA:
plano del ápex funcional
FLOS:
línea de visión funcional
FP:
plano frontal
GC:
centro geométrico
LOS:
línea de visión
LP:
plano de Listing
MP:
plano medio
NLOS:
línea de visión normal
OA:
eje óptico
OC:
centro óptico
TP:
Plano tangente
VP:
plano vertical frontal
Habiendo ilustrado y demostrado los principios de la invención en varias realizaciones, debe ser evidente para los expertos en la técnica que estas realizaciones pueden modificarse en disposición y detalle sin apartarse de tales principios. Se reivindica como la invención todo lo que se encuentra dentro del alcance de estas reivindicaciones.

Claims (36)

1. Lente (50, 60) no correctora de baja potencia negativa para montarse en una montura para soportar la lente delante de un ojo, inclinada hacia una cara, en la orientación tal como cuando está puesta, caracterizada porque la lente (50, 60) tiene un eje (OA) óptico que forma un ángulo alejándose de la paralela a la línea (LOS) de visión en una dirección sustancialmente opuesta a la dirección de inclinación hacia la cara para reducir la distorsión prismática.
2. Lente según la reivindicación 1, en la que el eje (OA) óptico forma un ángulo que se aleja de la paralela a la línea (LOS) de visión con un ángulo que reduce la distorsión prismática a lo largo de la línea de visión y periféricamente en la lente (50, 60).
3. Lente según la reivindicación 1, en la que el eje (OA) óptico forma un ángulo que se aleja de la paralela a la línea (LOS) de visión con un ángulo que reduce la borrosidad astigmática a lo largo de la línea de visión y periféricamente en la lente (50, 60).
4. Lente según la reivindicación 1, en la que el eje (OA) óptico forma un ángulo que se aleja de la paralela a la línea (LOS) de visión con un ángulo que reduce el efecto prismático de acoplamiento y demanda de vergencia de mirada periférica lateral, comparado con una lente en la que el eje óptico y la línea de visión están separados y son paralelos entre sí.
5. Lente según la reivindicación 4, en la que la lente (50, 60), en la posición tal como cuando está puesta, tiene inclinación pantoscópica con un borde (54) inferior de la lente más cercano a la cara que el borde superior de la lente (50), y el eje (OA) óptico está desviado generalmente de manera superior.
6. Lente según la reivindicación 5 en la que la inclinación pantoscópica de la lente (50, 60) es de tal modo que un plano tangente a la línea (LOS) de visión está en un ángulo de 3-20º con el plano vertical, formando el eje (OA) óptico de la lente (50, 60) un ángulo que se aleja de la paralela con un ángulo de 5-20º con la línea (LOS) de visión.
7. Lente según la reivindicación 4, 5 o 6, en la que la lente (50, 60) en la posición tal como cuando está puesta, tiene envoltura lateral, y el eje (OA) óptico está desviado generalmente de manera nasal.
8. Lente según la reivindicación 7 en la que la envoltura de la lente (50, 60) es de tal modo que un plano tangente a la línea (LOS) de visión da un ángulo de 5-30º con el plano vertical, formando el eje óptico de la lente (50, 60) un ángulo que se aleja de la paralela con un ángulo de 10-25º con la línea (LOS) de visión.
9. Lente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la lente (50, 60) de baja potencia negativa es mayor de -0,005 D negativa.
10. Lente según la reivindicación 9, en la que la lente (50, 60) de baja potencia negativa es mayor de -0,01 D negativa.
11. Lente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el espesor central de la lente (50,60) es 1,0-3,0 mm.
12. Lente según la reivindicación 1, en la que el eje (OA) óptico se extiende horizontal y verticalmente lejos de la línea (LOS) de visión, la lente (50, 60) debe montarse con envoltura lateral e inclinación pantoscópica, y el eje (OA) óptico se extiende con un ángulo respecto al centro de curvatura de una superficie anterior de la lente (50, 60), generalmente de manera superior y nasal para reducir la distorsión prismática a lo largo de la línea (LOS) de visión.
13. Lente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la lente (50, 60) es una lente (100) esférica en la que una superficie (102) anterior de la lente (100) se ajusta sustancialmente a una primera esfera que tiene un primer centro (C_{1}) de curvatura, una superficie (104) posterior de la lente (100) se ajusta sustancialmente a una segunda esfera que tiene un segundo centro (C_{2}) de curvatura, y el eje (OA) óptico se extiende a través del primer y segundo centros (C_{1} C_{2}) de curvatura y a través de un centro (OC) óptico de la lente (100), en la que el centro (OC) óptico de la lente (100) está desplazado de la línea (LOS) de visión para minimizar la distorsión prismática a lo largo de la línea de visión de la lente.
14. Lente según la reivindicación 13, en la que un radio (R_{1}) de la primera esfera es mayor que un radio (R_{2}) de la segunda esfera.
15. Lente según la reivindicación 14, en la que la lente (50, 60) es una lente de base alta.
16. Lente según la reivindicación 15, en la que la lente (50, 60) es al menos una lente de base 6.
17. Lente según la reivindicación 16, en la que la lente (50, 60) es al menos una lente de base 8.
18. Lente según la reivindicación 17, en la que la lente (50, 60) es al menos una lente de base 9.
19. Lente según una cual quiera de las reivindicaciones 12 a 18, en la que la lente (50, 60) tiene una potencia negativa de -0,01 a -0,12.
20. Lente según la reivindicación 19, en la que la lente (50, 60) tiene una potencia negativa de -0,04 a -0,09.
21. Lente según la reivindicación 14 en la que la lente (50, 60) es una lente de base 6 con un espesor (CT) central de aproximadamente 1,6 mm y una potencia de aproximadamente -0,045 dioptrías, la orientación de la lente (50, 60) tal como cuanto está puesta incluye una envoltura lateral de aproximadamente el 15% y una inclinación pantoscópica de aproximadamente 12º, y el eje (OA) óptico de la lente (50, 60) forma un ángulo que se aleja de la paralela a la línea (LOS) de visión con aproximadamente 22-23 grados de manera nasal y 18-19 grados de manera superior.
22. Lente según la reivindicación 14, en la que el eje (OA) óptico se extiende con un ángulo \omega respecto de la paralela a la línea (LOS) de visión, en la que
\omega = sen^{-1} \left(\frac{\delta - R_{2} sen \theta}{k}\right)
\vskip1.000000\baselineskip
en la que \delta es la distancia entre la línea (LOS) de visión y la línea (LA) del ápex, R_{2} es un radio de curvatura de la superficie (104) posterior de la lente (100), \theta es un ángulo entre la línea (LOS) de visión y un radio de curvatura o bien de la superficie (102) anterior o bien de la superficie (104) posterior de la lente (100), y k es una separación de los centros (C_{1}, C_{2}) de curvatura de la primera y segunda esferas
23. Lente según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la lente (50, 60) se corta a partir de un primordio (122) de lente en el que el centro (OC) óptico del primordio (122) de lente no está en el primordio (122) de lente.
24. Lente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, en la que la lente (50, 60) se corta a partir de un primordio (122) de lente en el que un centro (OC) óptico del primordio (122) de lente está en el primordio (122) de lente, pero no la lente (50, 60) que se corta a partir del primordio (122) de lente.
25. Lente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, en la que la lente (50, 60) se corta a partir de un primordio (122) de lente en el que un centro (OC) óptico del primordio (122) de lente está en la lente (50, 60) que se corta a partir del primordio (122) de lente.
26. Artículo (70) óptico que comprende lentes (50, 60) no correctoras de baja potencia negativa izquierda y derecha según cualquiera de las reivindicaciones anteriores montado en una montura para sujetar las lentes (50, 60) delante de los respectivos ojos izquierdo y derecho de un usuario con un eje (OA) óptico de la lente (50, 60) en una relación fija con respecto a una línea (LOS) de visión del usuario.
27. Método para fabricar una lente (50, 60) no correctora, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que debe montarse en una orientación inclinada tal como cuando está puesta en una montura, comprendiendo el método: proporcionar una lente (50, 60) de baja potencia de un espesor (CT) central y una curvatura (R_{1}) base seleccionados; y caracterizado por cortar la lente (50, 60) a partir de un primordio (130) de lente en una posición de tal modo que un eje (OA) óptico de la lente (50, 60) debe estar desplazado horizontal y verticalmente desde una línea (LOS) de visión de referencia, y desviarse angularmente de la línea (LOS) de visión de referencia en una dirección sustancialmente opuesta a la dirección de inclinación con un ángulo suficiente para compensar al menos algo de la distorsión prismática introducida en la lente (50, 60) por la orientación inclinada tal como cuando está puesta.
28. Método según la reivindicación 27 para fabricar un lente (134) derecha para un artículo (70) óptico corregido ópticamente de doble lente montado en una orientación tal como cuando está puesta con envoltura e inclinación pantoscópica, comprendiendo el método proporcionar un primordio (130) de lente, teniendo el primordio (130) de lente un espesor que varía de manera progresiva verticalmente, de manera simétrica a ambos lados de una línea (E) ecuatorial que se extiende a través del centro (GC) geométrico del primordio de lente, variando además de manera progresiva horizontalmente el primordio (130) de lente desde un espesor relativamente mayor en un centro (OC) óptico situado entre el centro (GC) geométrico del primordio de lente en un borde (M) medio del primordio hasta un espesor relativamente menor en un borde lateral del primordio de lente, dividiendo la línea (E) ecuatorial el primordio (130) de lente en una mitad superior y una mitad inferior, caracterizado por cortar la lente (134) a partir del primordio (130) de lente de tal modo que la lente (134) se rota con respecto al centro (OC) óptico, sin cambiar sustancialmente las características geométricas y ópticas de la lente.
29. Método según la reivindicación 27, en el que el primordio (130) de lente comprende una superficie interna que se ajusta a una primera esfera que tiene un primer centro (C_{1}), y una superficie externa que se ajusta a una segunda esfera que tiene un segundo centro (C_{2}) desplazado del primer centro (C_{1}), y un eje (OA) óptico que pasa a través del primer y segundo centros (C_{1}, C_{2}), un centro (OC) óptico del primordio (130) de lente, comprendiendo adicionalmente el método las etapas de rotar un perfil de lente alrededor o con respecto al centro (OL) óptico del primordio (130) de lente, de modo que no cambia la posición del centro (OC) óptico en relación con la forma de la lente, y de tal modo que se conservan las características ópticas y geométricas de la lente; y cortar la lente a partir del primordio (130) de lente en la posición del perfil de la lente.
30. Método según la reivindicación 29, en el que una línea A a través del centro (GC) geométrico de la lente forma un ángulo con respecto al ecuador (E) del primordio (130) de lente que se extiende a través del centro (GC) geométrico y el centro (OC) óptico del primordio (130) de lente.
31. Método según la reivindicación 30, en el que la lente (134) es una lente de baja potencia negativa y el método comprende adicionalmente montar la lente (134) en una montura de tal modo que el eje (OA) óptico corte la línea (LOS) de visión al frente de un usuario en un ángulo que reduce la distorsión prismática.
32. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 31, en el que la lente se corta de un primordio de lente que tiene una línea (E) ecuatorial central definida por un centro (OL) óptico desplazado del centro (GC) geométrico del primordio de lente, comprendiendo el método orientar la línea A de la lente en un ángulo con respecto a la línea (E) ecuatorial central.
33. Método según la reivindicación 32, en el que el centro (OC) óptico de la lente debe estar desplazado horizontal y verticalmente de la línea (LOS) de visión, y la lente se proyecta sobre el primordio de lente con la proyección de la lente desplazada hacia abajo para elevar el centro óptico hasta una parte superior de la proyección de la lente, y la proyección de la lente se hace rotar alrededor del centro (OC) óptico de modo que la línea A de la proyección de la lente está a un ángulo distinto de cero con respecto a la línea (E) ecuatorial central, sin cambiar sustancialmente la forma de la lente.
34. Método según la reivindicación 32 o 33, en el que el primordio de lente comprende una superficie interna que se ajusta a una primera esfera que tiene un primer centro (C_{1}), una superficie externa que se ajusta a una segunda esfera que tiene un segundo centro (C_{2}) desplazado del primer centro (C_{1}), un eje (OA) óptico que pasa a través del primer y segundo centros (C_{1}, C_{2}) y un centro (OC) óptico del primordio de lente, comprendiendo adicionalmente el método las etapas de rotar un perfil de lente alrededor de o con respecto al centro (OC) óptico del primordio (130) de lente, de modo que no cambia la posición del centro (OC) óptico en relación con la forma de la lente, se conservan las características ópticas y geométricas de la lente y la línea A de la lente está orientada a un ángulo con respecto a la línea ecuatorial central; y cortar la lente a partir del primordio (130) de lente en la posición del perfil de la lente.
35. Lente o método, o artículo óptico, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la línea de visión es una línea (FLOS) de visión funcional.
36. Lente o método, o artículo óptico, según la reivindicación 35, en el que la línea de visión funcional es la línea (NLOS) de visión normal.
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