Prescripción de lentes de absorción III

OPTOMETRÍA

Lic. Opt. Rubén Velázquez Guerrero

UNAM

Lentes solares de plástico

El proceso más habitual para añadir un tinte a los lentes de plástico es la inmersión en un baño de tinte caliente. La densidad del tinte viene determinada por el tiempo de inmersión del lente solar en el baño de tinte, que puede ser de hasta 30 minutos. El tinte es absorbido por la sustancia del lente hasta una profundidad de 3 a 4 µ por debajo de la superficie, donde los iones del pigmento se unen a las moléculas del polímero del lente. Para obtener los mejores resultados, las dos lentes de un par deben ser teñidas al mismo tiempo. La mayoría de los tintes son químicamente estables y el tinte resultante no cambia de forma apreciable durante la vida útil del lente solar.

Sin embargo, algunas de las combinaciones de tintes utilizadas para producir los tintes grises se descomponen en pocos años, haciendo que el lente solar sea progresivamente más rojo a medida que envejece.

En la actualidad, varios fabricantes ofrecen tintes grises estabilizados.

Los lentes solares de plástico tintados ofrecen varias ventajas sobre los de cristal. Los lentes solares de plástico son más ligeros y tienen una densidad de tinte uniforme en toda la superficie del lente, y los tintes no se desgastan como los tintes de los lentes de cristal recubiertos al vacío. El proceso puede llevarse a cabo fácil y rápidamente en la consulta del profesional. Se puede cambiar el tinte sumergiendo los lentes solares teñidos en un baño de lejía diluida para eliminar el tinte original y, a continuación, sumergir el lente en otro baño de tinte de color. Se pueden obtener fácilmente tintes graduales.

Todos los lentes de plástico blancos contienen un filtro inhibidor para rayos ultravioleta (RUV) que proporciona una excelente protección ocular frente a la RUV de longitud de onda corta por debajo de 330 nm, sin necesidad de tratamiento adicional. Existe una gran variedad de tintes que absorben la RUV hasta los 380 y 400 nm; se denominan tintes bloqueadores de la RUV.

Aunque la mayoría de los lentes solares de plástico tintados son CR-39, el número de lentes solares de plástico de alto índice y de policarbonato que se tintan está aumentando. Dado que los materiales plásticos de alto índice tienen superficies blandas y se rayan más fácilmente, los lentes se fabrican generalmente con tratamiento resistente a las rayaduras (TRR), aplicado por la fábrica a los lentes acabados en stock o por los laboratorios ópticos a la superficie posterior de los lentes terminados. Los TRR pueden ser tintados o no tintados, siendo los no tintados algo más resistentes a los arañazos. Por lo tanto, hay que tener cuidado al especificar el tipo de TRR que se aplicará al lente solar.

Un pequeño número de lentes solares de plástico tintados se fabrican con el colorante añadido al polímero antes de la polimerización. Este método se prefiere para los tintes de policarbonato muy oscuros, ya que el TRR en estos lentes produce a veces un aspecto manchado en los tintes muy densos. Inicialmente, se fabricaban de esta manera lentes CR-39 que bloquean la radiación UV hasta 400 nm; sin embargo, el costo y el aspecto excesivamente amarillo del producto acabado no eran competitivos en el mercado.

Lentes solares especiales

Lentes fotocromáticas

Los lentes fotocromáticos son lentes que cambian la densidad óptica y el tono, en respuesta a los cambios en los niveles de luminancia ambiental. La exposición del colorante a los rayos UVR y a la luz de corta longitud de onda de la luz solar desencadena una reacción fotoquímica que hace que el lente se oscurezca. El lente vuelve a su estado claro cuando se aleja de la luz brillante y cuando se expone a la luz infrarroja o al calor.

Los lentes fotocromáticos se desarrollaron durante los primeros años de la Guerra Fría (19571968), cuando los militares contemplaban el uso de armas nucleares. Unos lentes que se oscurecieran rápidamente a un estado muy denso cuando se expusieran a la radiación de la bola de fuego nuclear podrían utilizarse como protección para los ojos. Sin embargo, la dinámica de los materiales fotocromáticos resultó ser insuficiente en cuanto a velocidad

o densidad óptica para utilizarlos como protector ocular contra las detonaciones nucleares. La aplicación a los lentes de sol sin graduación, a los lentes de sol con corrección y a los ordenadores fue una consecuencia obvia de la investigación militar. Las primeras versiones de lentes oftálmicos fotocromáticos comerciales aparecieron a finales de la década de 1960.

Los lentes fotocromáticos de vidrio se fabrican introduciendo cristales de haluro de plata de aproximadamente 5 nm de diámetro en la masa fundida de vidrio de borosilicato o fosfato de aluminio. La composición química determina la sensibilidad espectral, el tono, la gama y la velocidad de variación de la tonalidad del vidrio. Se añade óxido de cobre para mejorar el proceso de oscurecimiento. Los vidrios fotocromáticos más conocidos son Photogray Extra, Photobrown Extra, Photogray II, Photosun II y la familia de lentes “CFP”, fabricados por Corning Glass Works; Reactolite Rapide, fabricado por Chance-Pilkington; Cosmolux Colormatic 1.6, un vidrio fotocromático de alto índice desarrollado por Rodenstock; y Umbramatic de Zeiss. Al exponerse a los rayos UV y a la luz de corta longitud de onda, el haluro de plata se disocia en grupos de átomos de plata y halógeno, que quedan atrapados en el vidrio. Es la plata la que da al vidrio su aspecto oscuro.

Al retirarse de la luz solar brillante, el calor de la lente procedente del IR solar ayuda a la recombinación de la plata y el haluro, permitiendo que la lente se aclare. La fotodisociación del haluro de plata se produce mejor en condiciones de alta irradiación UV y bajas temperaturas, que retrasan la recombinación de los haluros de plata. En invierno, los lentes fotocromáticos se oscurecen al máximo, ganando una absorción adicional del 20% al 30% con el frío, pero pueden no aclararse hasta un nivel aceptable. En las calurosas tardes de verano, los lentes fotocromáticos pueden no oscurecerse hasta el nivel deseado en presencia de una RUV normalmente suficiente.

El método utilizado para templar los lentes de vidrio también afecta a la acción fotocromática. El templado químico produce un lente fotocrómico que tiene poco color a los niveles típicos de iluminación en interiores, pero que se oscurece rápidamente hasta alcanzar una densidad óptica media u oscura al exponerse a la luz solar.

La acción fotocrómica de un lente endurecido térmicamente no es tan rápida ni tan oscura como la del lente templado químicamente, y el lente aparece más amarillo en el estado de desvanecimiento. Los lentes fotocromáticos templados térmicamente son significativamente menos resistentes a los impactos que los lentes templados químicamente en las pruebas de balística, y no son adecuados para su uso como lentes industriales. Por lo tanto, es mejor templar los lentes de vidrio fotocromáticos de forma química. Los vidrios fotocromáticos responden a la luz ultravioleta y a la luz visible de longitud de onda corta, oscureciéndose hasta un 50% de transmitancia en 5 minutos y alcanzando su máxima densidad óptica en 20 a 40 minutos. La acción fotocromática también se ve potenciada por la exposición frecuente a ciclos de luz-oscuridad.

Los lentes fotocromáticos no son un sustituto completo de los lentes solares tintados normales, aunque son populares como lentes de uso general en interiores y exteriores. No se oscurecen tanto cuando se llevan en el interior de un automóvil o un avión, como cuando se usan bajo la luz solar directa (el parabrisas y la capota bloquean gran parte de la RUV), ni cuando el sol está a menos de 30 grados de elevación, porque la irradiación UV es menor en estas situaciones. Algunos pacientes -especialmente los que tienen la tez muy pálida- se oponen al aspecto cosmético amarillo o amarillo-gris de los lentes cuando se usan en interiores. Algunos lentes, con el envejecimiento, se vuelven más oscuros cuando están descoloridos. El efecto de envejecimiento puede invertirse parcialmente sumergiendo la lente en agua caliente hasta que hierva suavemente durante 1 hora o volviendo a templar la lente. Sin embargo, algunos lentes pierden su acción fotocromática al ser tratados de esta manera. En los lentes fotocromáticos, la densidad óptica varía en función del grosor del lente, al igual que los tintes sólidos de vidrio convencionales. Los lentes fotocromáticos son más pesados que los lentes oftálmicos de cristal con los mismos parámetros ópticos; esto se debe a su contenido en plata.

La popularidad de los lentes fotocromáticos (el volumen de ventas anual representa más del 80% de los lentes de vidrio vendidos) ha impulsado el desarrollo de lentes de resina con propiedades similares. El primer lanzamiento comercial de lentes fotocromáticos de resina fue Photolite, de American Optical Company, que no fue un éxito.

Photolite se comercializaba como lente cosmético, pero se volvía azul o gris azulado sólo a plena luz del sol, y se desvanecía en dos años hasta convertirse en una lente de tinte fijo. Rodenstock ha desarrollado una resina fotocromática, Colormatic, mientras que PPG Industries y Essilor colaboraron para el desarrollo de los lentes Transitions.

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Estos lentes no se consideran lentes solares, pero pueden utilizarse para reducir el resplandor de la luz solar intensa.

Al igual que los fotocromáticos de cristal, su rendimiento depende de la temperatura y son más oscuros con el frío. Los cambios de color y densidad se producen con la misma rapidez que en los lentes de cristal, pero la profundidad de la densidad es menor. El colorante de espiroindolina se impregna justo debajo de la superficie frontal del lente Transitions, que está hecha de CR-307 (un copolímero de CR-39). Esto ayuda a aumentar la vida útil del lente fotocromático y proporciona una densidad uniforme en todo el lente, independientemente de la potencia del mismo. El color es gris-marrón en la densidad máxima y azul-gris en la fase de transición. Los lentes acabados tienen un peso similar al CR-39 y poseen una resistencia a los impactos similar. A diferencia de los fotocromáticos de vidrio, los materiales fotocromáticos de plástico sólo se activan con la RUV, y no se oscurecen de forma apreciable bajo la luz solar indirecta brillante en un automóvil. Sin embargo, la protección contra la radiación UV es algo mejor que la de los lentes fotocromáticos de vidrio, ya que el corte espectral de longitud de onda corta es de 375 nm (en comparación con los 350 nm de los lentes fotocromáticos de vidrio activados).

Desde 1995, se han introducido lentes Transitions de alto índice. Los Transitions Eurobrown también se introdujeron en Europa en 1995. Este lente tiene un aspecto menos gris azulado cuando se activa, lo que resulta más aceptable desde el punto de vista cosmético para el mercado europeo.

Los plásticos fotocromáticos son relativamente blandos y propensos al rayado. Es necesario un TRR para mantener las superficies ópticas. Algunos lentes en bruto semiacabados no están recubiertos, lo que permite que los lentes acabados se recubran por inmersión con un barniz resistente a los arañazos. Los lentes semiacabados Essilor, Rodenstock y Sola Transitions Plus se suministran normalmente con un TRR aplicado en fábrica en la superficie frontal. Se puede aplicar un TRR a la superficie posterior mediante pulverización, recubrimiento por rotación con un barniz, recubrimiento al vacío con cuarzo o utilizando otros materiales inorgánicos. Los recubrimientos de barniz son más rápidos de aplicar, pero el TRR recubierto al vacío es más duradero y resistente a los arañazos. Se aconseja al clínico que evalúe la resistencia a la abrasión y a los arañazos de los TRR, porque la resistencia a los arañazos varía mucho entre estos recubrimientos. En un principio, los fabricantes desaconsejaron la aplicación de otros tratamientos superficiales (por ejemplo, sobretintados, revestimientos antirreflectantes), pero, con los actuales materiales Transitions, se pueden aplicar TRR y revestimientos antirreflectantes.

A pesar de la suavidad de la superficie de los lentes Transitions Plus, se pueden ofrecer como lentes industriales para algunos trabajos en exteriores. Su resistencia a los impactos es comparable a la de los lentes CR-39, siendo ambos superiores a los lentes de vidrio templado. Hay que recordar al trabajador que los lentes deben lavarse siempre con agua y limpiarse con soluciones adecuadas y paños suaves para evitar que se rayen.

Lentes polarizadas

La luz se polariza linealmente cuando atraviesa un material dicroico. Un ejemplo de dicho material es el yodosulfato de quinina sintético; es una matriz frágil, transparente, en la que los cristales están alineados con sus ejes ópticos paralelos. La forma original del material polarizante se produjo colocando los cristales entre dos láminas de acetato de celulosa en presencia de un fuerte campo eléctrico. El resultado era una gran hoja de material polarizador relativamente barato. La forma moderna de filtro polarizador se fabrica estirando una fina hoja de polivinilo en una dirección que ha sido impregnada con yodo, alineando así sus moléculas de cadena paralelas a la dirección del estiramiento y haciendo que el material sea dicroico. El material polarizante se intercala entre dos finas láminas de acetato de celulosa y se presiona entre formadores de vidrio hasta conseguir la curvatura adecuada para su uso oftálmico.

Las gafas de sol polarizadas sin receta pueden construirse de vidrio o plástico, cortando y montando el material polarizador en los armazones. Los lentes de sol polarizados con prescripción se fabrican pegando la lámina polarizante entre dos lentes finas de vidrio o plástico, una de potencia plana y la otra rectificada según la prescripción óptica deseada. La construcción laminada del lente oftálmico polarizado es difícil de bordear y montar debido a su tendencia a deslaminarse. Hay que tener cuidado de evitar la exposición de los lentes polarizados a una humedad elevada y a altas temperaturas para evitar que se acelere su deterioro.

Los lentes laminados de cristal son frágiles, porque los componentes de cristal no pueden endurecerse; sin embargo, los lentes polarizados de plástico son más resistentes a los impactos. Los lentes polarizados graduados de plástico, que incorporan

el material polarizador en la pieza bruta del lente durante el moldeado, no son tan susceptibles de desprenderse. Los lentes polarizados pueden ser tintados y recubiertos de la misma manera que los lentes de plástico convencionales.

La protección ocular contra la radiación ultravioleta que proporcionan los lentes polarizados depende del sustrato utilizado para construir el lente. El proceso de polarización sólo absorbe alrededor del 32% del espectro visible que incide en el lente. Por lo tanto, la transmitancia y el color del lente se obtiene por el sustrato óptico utilizado en la fabricación del lente. El sustrato adecuado reduce el espectro visible hasta la transmitancia deseada y proporciona una protección eficaz contra la RUV. Se puede obtener una protección adicional contra la RUV tratando el lente polarizado de plástico con un tinte que bloquee la RUV.

Filtros amarillos

Durante muchos años, los lentes amarillos se han utilizado como “lentes de tirador” y se han recomendado para la conducción nocturna. Las luminancias encontradas durante la conducción nocturna son cercanas a 3.0 cd/m2 en el crepúsculo y 0.3 cd/m2 en la noche. Tanto los bastones como los conos funcionan a estos niveles de luminancia. Blackwell y Haber han demostrado que una persona que lleva un lente con una transmisión del 50% tiene una pérdida de visibilidad del 60% cuando conduce de noche.

Los lentes tintados de color verde que se llevan detrás de un parabrisas provocan pérdidas en la agudeza visual, la estereopsis y la capacidad de juzgar la velocidad angular. Si se combinan estas pérdidas con la disminución derivada de la exposición a la luz solar, sería peligroso conducir de noche. Los lentes cromáticos se han relacionado con la causa de un accidente de avión al volar de noche.

Las investigaciones demuestran que cualquier lente solar que se lleve ante los ojos mientras se conduce de noche reduce la misma proporción de luz disponible que cuando se lleva a la luz del sol. Esto provoca pérdidas de agudeza visual, disminución del tiempo de reacción y pérdidas de contraste. La conclusión es que no hay lentes solares para la conducción nocturna.

La investigación sobre los efectos visuales de los lentes de color amarillo es considerable. Se ha informado que los lentes amarillos mejoran el rendimiento visual de cazadores, tiradores, esquiadores, alpinistas, exploradores árticos y aviadores. Los datos experimentales disponibles demuestran que el filtro amarillo no mejora la conducción nocturna ni la agudeza visual, la sensibilidad al contraste o la estereopsis. Dado que los filtros amarillos no mejoran el rendimiento visual, ¿cómo se supone que funcionan? Para el tirador, el esquiador y el amante de las actividades al aire libre, se ha afirmado que se filtran las longitudes de onda cortas de la luz solar que se dispersan por la neblina atmosférica y la humedad. El resultado es un aparente aumento del contraste de los objetos de longitud de onda larga vistos contra el fondo de longitud de onda corta que ha sido filtrado. También se ha sugerido que la absorción de las longitudes de onda cortas del espectro solar reduce la dispersión lenticular y la fluorescencia y, por tanto, mejora el contraste. Parece que, si estas afirmaciones fueran correctas, se dispondría de una gran cantidad de datos para apoyar los argumentos; sin embargo, se encuentran pocos datos positivos.

Cuando se usan lentes amarillos, los dos atributos visuales que se suelen encontrar son una mejora del tiempo de reacción y un aumento del brillo aparente.

El tiempo de reacción ante objetivos de bajo contraste con bajas frecuencias espaciales es estadísticamente más corto en duración que el de una lente neutra equiparada por las luminancias. El brillo de la luz vista a través de un lente amarillo muestra un aumento de 1.0 unidades logarítmicas en el rango de 7.0 a 70 cd/m2 en comparación con una luminancia igualada de una lente neutra utilizando objetivos de campo grande. El realce a 7.0 cd/m2 aparece simultáneamente con la percepción cromática del amarillo, lo que indica que el umbral foveal para la luz amarilla es unas 10 veces mayor que el umbral foveal absoluto. La luz amarilla aparece un 40% más brillante cuando su contenido cromático está por encima del umbral, y la retina periférica es estimulada. Los receptores de los bastones son los mediadores del efecto de aumento, y la estimulación de los canales cromáticos no produce el aumento de la luminosidad. Esta interpretación se verifica además porque el efecto de aumento de luminosidad no se encontró cuando los bastones estaban saturados por el blanqueo y los conos estaban totalmente operativos.

Bibliografía

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Erickson, G. (2007). Sports vision. Butterworth-Heinemann. Elsevier.

Grosvenor, T. (2002). Primary care optometry, 4th edition.

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