Il disegno delle lenti oftalmiche

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1 Il disegno delle lenti oftalmiche Il potere focale La capacità di una lente di rifrangere e focalizzare, in modo convergente o divergente, viene definita come potere focale o potere refrattivo. Il potere focale di una lente equivale semplicemente all effetto netto (sommato) delle superfici di fronte e posteriore. Quando oftalmologo scrive una ricetta, per delle lenti oftalmiche, lui specifica il potere focale della lente. Il potere focale, in diottrie, è dato da: potere focale = potere superficie frontale + potere superficie posteriore o : P =F + B Dove P è il potere focale in diottrie, F è la superficie frontale in diottrie e B è la superficie posteriore in diottrie. Sia il potere focale che il potere della superficie sono misurati in diottrie (D). Per esempio consideriamo una lente con una curva frontale 6.00 D ed una curva posteriore 4.00D. Il potere focale P sarà uguale a: P = F + B ( ) = D Ricordiamo che questa formula è una approssimazione semplificata, la formula diviene un poco più complicata quando si tiene conto dello spessore della lente. La forma della lente La relazione tra curvatura della superficie frontale e quella posteriore di una lente determina la forma della lente (anche detto profilo della lente). Una lente con un dato potere focale può essere prodotta in molte differenti forme, l importante è che la somma di fronte e retro rimanga costante (sempre se trascuriamo lo spessore). Storicamente, le lenti da vista cadono in una delle seguenti due categorie di forma: Lenti curve: le lenti moderne sono genericamente curve o a forma di menisco ( che significa a mezzaluna). Le lenti curve hanno sia il lato convesso che quello concavo curvi. Lenti piane: Le prime lenti furono piatte. Per lenti positive si usava una curva convessa su entrambe le superfici (lenti biconvesse) o una curva convessa ed una plano (plano-

2 convesse). Per le lenti negative, le lenti piane usano curve concave su entrambe le superfici (biconcave) o una superficie concava ed una plano (plano-concave). Scelta della curva base La forma di una data lente è determinata dalla scelta della curva (base). La curva base di una lente è la superficie curva che serve come base di partenza al calcolo della curvatura della seconda faccia. Per lenti semifiniti grezze, la curva base viene determinata e costruita in fabbrica ed è genericamente la superficie frontale (genericamente convessa). Il laboratorio di surfacing è il responsabile della scelta della curva base appropriata per una data prescrizione (prima di lavorare la lente). Per lenti di serie già finite è la fabbrica stessa che ha selezionato le basi più appropriate. Le fabbriche producono sbozzi di lenti semifinite ognuno con una sua serie di basi. Questa serie di curve basi è un sistema di sbozzi che aumenta gradualmente con il potere (es D, +2.00D +4.00D eccetera). Ogni curva base di queste serie è usata per la produzione di un piccolo range di costruzioni di ricetta, secondo le specifiche del costruttore. Di conseguenza, più basi sono disponibili nella serie e maggiore è la possibilità di ottimizzare la ricetta. I costrutto di sbozzi propongono una carta di riferimento dei poteri suggeriti per ogni basse. A Typical Base Curve Selection Chart Power Range Base Curve D to D D D to D 8.00 D D to D 6.00 D D to D 4.00 D D to D 2.50 D D to D 0.50 D La scelta di una base può pregiudicare alcuni aspetti della visione, come la distorsione e ingrandimento, e i portatori possono notare differenze percettive tra lenti di medesimo potere ma con basi differenti. Alcuni ritengono che queste differenze percettive dovrebbe essere minimizzato utilizzando la stessa base di curve, quando chi lo indossa acquista nuovi occhiali. Ciò in teoria rendere più facile, per alcuni gruppi particolarmente sensibili portatori, l adattarsi al nuovo occhiale.

3 Tuttavia, cambiamenti nella prescrizione visiva creeranno inevitabili differenze percettive. Inoltre l utilizzatore si abitua a queste differenze percettive nel giro di qualche settimana. Se la curva stessa base è continuamente utilizzata da un portatore, quando cambia prescrizione ed ha un cambiamento della curva base consigliata dal produttore, le prestazioni periferiche ottiche della lente possono soffrirne. Ci sono alcune eccezioni a questa regola, anche se rare. Alcuni portatori, con una differenza significativa in prescrizione tra gli occhi a destra e sinistra possono soffrire di aniseikonia, o di disparità di dimensioni dell'immagine retinica, e richiedono combinazioni insolite di curva base, al fine di ridurre al minimo la disparità di ingrandimento prodotto dalla differenza di poteri lente. In queste situazioni, una discussione con il medico può essere opportuna prima di modificare le curve di base. Poiché la potenza di una lente può essere prodotta da una gamma pressoché infinita di forme, perché scegliere una curva di base piuttosto che un altra? Ci sono due fattori principali che influenzano la scelta delle curve di base (e le loro forme obiettivo finale): fattori meccanici fattori ottici Fattori meccanici nella forma di una lente Lo spessore massimo di una lente, per una data prescrizione, varia con la forma della lente stessa. Lenti piatte sono leggermente più sottili delle lenti molto curve. Dal momento che le lenti sono più sottili, ma hanno anche meno di massa e quindi sono più leggere. In aggiunta allo spessore della lente, variando la forma produciamo significative differenze sul piano dell altezza (o rigonfiamento) tra lenti dello stesso potere. Lenti positive più piatte non cadono facilmente dalla montatura, cosa molto importante nel caso di montature gradi. Inoltre lenti più piatte sono esteticamente più piacevoli, specialmente nel caso di lenti positive. Una ridotta altezza fornirà inoltre una significativa riduzione dell effetto di ingrandimento dell occhio associato alle lenti positive. Dato che l altezza planare porta la superficie interna più vicino all occhio, l effetto di riduzione, associato alle lenti negative, diminuisce sensibilmente. Questo da all utilizzatore un apparenza più naturale. Possiamo valutare lo spessore, l altezza ed il peso per determinati range di forme di lenti dimostrando gli effetti cosmetici per una data prescrizione. La tavola seguente rappresenta un range di lenti a potere D in CR39, di diametro 70 mm 1 mm di spessore al bordo.

4 +4.00 D Lenses Base Curve Center Plate Weight D Base 6.9 mm 15.3 mm 21.7 g 8.00 D Base 6.3 mm 11.7 mm 19.5 g 6.00 D Base 6.0 mm 8.7 mm 18.3 g 4.00 D Base 5.9 mm 6.0 mm 17.7 g Notare come le lenti divengano gradualmente sottili, piatte e leggere quando la curva base si riduce o si appiattisce. La tavola seguente rappresenta un range di lenti D in Cr 39, di diametro 70 mm e 2 mm di spessore al centro D Lenses Base Curve Edge Plate Weight 6.00 D Base 8.7 mm 16.4 mm 25.4 g 4.00 D Base 7.8 mm 12.8 mm 24.0 g 2.00 D Base 7.3 mm 9.7 mm 23.2 g 0.00 D Base 7.0 mm 7.0 mm 22.8 g Osserviamo ancora come le lenti diventino gradualmente sottili, piatte e leggere quando la curva base si riduce. In sintesi, lenti di forma piatta forniscono i seguenti benefici meccanici e cosmetici: piatte (meno gonfie) minor spessore al centro per le positive ed al bordo per le negative leggerezza miglior contenimento della lente nella montatura (in poteri positivi) Fattori ottici nella forma di una lente Abbiamo appena discusso gli ovvi vantaggio meccanici e cosmetici di lenti di forma più piatta. Comunque, il principale parametro nella scelta è la performance ottica. La curva base è scelta tipicamente per ottenere un ampio campo di visione nitida. Risulta che la forma dei una lente avrà un impatto significativo sulla nitidezza della visione periferica del portatore. Comunque la visione attraverso il centro ottico della lente non avrà un forte impatto dalla forma della lente mentre la visione periferica ne sarà grandemente influenzata. La visione periferica richiede all utilizzatore di guardare molto al di fuori del centro ottico. Come risultato, la linea dello sguardo dell utilizzatore forma una angolo relativamente all asse ottico della lente, che è la linea immaginaria che passa nel centro ottico della lente. Di conseguenza, noi spesso ci riferiamo alle performance periferiche di lenti da vista come a performance fuori cento o fuori asse. Durante la visione periferica o dinamica, la linea visiva compie angoli, riferiti all asse ottico, anche maggiori di 30 mentre l utilizzatore osserva oggetti nel suo campo visivo. La formula del potere focale, P = F + B, descrive adeguatamente il comportamento di una lente vicino al suo centro ottico, con una area di riferimento alla regione para assiale, in questo caso la luce fa un piccolo angolo riferito all asse ottico. Piccoli angoli risultano poco importanti sulla

5 rifrazione della luce, questo ci consente di semplificare la legge della rifrazione di Snell usando una semplificazione matematica in primo ordine di approssimazione. Raggi di luce rifratti attraverso la regione para assiale formano un angolo acuto al punto focale della lente ed in ultima analisi sulla retina dell occhio. Tuttavia, lontano dalla regione para assiale, i raggi di luce incidenti generano angoli sempre più grandi con l asse ottico, e in prima approssimazione non è più ravvicinamento descrive in modo accurato la rifrazione dei raggi luminosi. Raggi di luce incidente non sono più portati ad un unico punto di messa a fuoco all'altezza punto focale della lente, come descritto dalla nostra semplice formula del potere focale. Questo errore nella messa a fuoco è definita come una lente di aberrazione. Le aberrazioni agiscono come errori rispetto al potere dalla prescrizione desiderata e possono degradare la qualità dell'immagine prodotta dalla lente di chi lo indossa mentre guarda obliquamente all'asse ottico. Ci sono sei aberrazioni diverse che possono incidere sulla qualità della visione periferica attraverso una lente oftalmica: Astigmatismo obliquo Errore di potere Aberrazione sferica Coma Distorsione l'aberrazione cromatica Le prime cinque aberrazioni sono indicati come le aberrazioni monocromatiche, poiché avvengono indipendentemente del colore. Esse sono chiamate anche le aberrazioni Seidel, Ci si concentrerà soprattutto sul astigmatismo obliquo ed errori errore di potere, che sono le due aberrazioni che primariamente deve essere ridotte o eliminata durante la progettazione di lenti oftalmiche. L'aberrazione cromatica, è una conseguenza delle proprietà di dispersione del materiale delle lenti reali, e non è in funzione del tipo di lente. Non entriamo ora in una descrizione dei differenti tipi di aberrazioni, di seguito alcuni esempi esplicativi di alcuni casi.

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