ES2236455T3 - Util torico de pulido de una superficie optica de una lente atorica y procedimiento de pulido por medio de dicho util. - Google Patents
Util torico de pulido de una superficie optica de una lente atorica y procedimiento de pulido por medio de dicho util.Info
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Abstract
Util de pulido de una superficie óptica (3) de una lente (1), comprendiendo el indicado útil (5): - un soporte (6) rígido que comprende una superficie de soporte (8); - una primera capa (9), llamada tampón, realizada en un material elástico, que recubre al menos en parte la superficie de soporte (8), comprendiendo este tampón (9): - una primera superficie (11) que se adhiere a la indicada superficie de soporte (8); y - una segunda superficie (12), opuesta a la indicada primera superficie (11); - una segunda capa (10), llamada pulidor, que recubre al menos en parte el indicado tampón (9), comprendiendo este pulidor (10): - una primera superficie (13) que se adhiere a la segunda superficie (12) del tampón (9); y - una segunda superficie (14), llamada de pulido, opuesta a la primera (13), y apta para pulir la superficie óptica (3) de la lente (1) por fricción contra esta; útil (5) caracterizado porque la mencionada superficie de pulido (14) es de forma tórica, comprendiendo esta superficie (14) dos meridianos principales (M1, M2) circulares que presentan unas curvaturas respectivas C1, C2 tales que el valor de la curvatura C1 es estrictamente inferior al valor de la curvatura C2, y porque, con el fin de estar en posición de pulir una superficie óptica (3) que es atórica, el tampón (9) está adaptado para ser comprimido elásticamente, mientras que el pulidor (10) está adaptado para ser deformado para acoplarse a la indicada superficie atórica (3).
Description
Útil tórico de pulido de una superficie óptica de
una lente atórica y procedimiento de pulido por medio de dicho
útil.
La invención se refiere a un útil de pulido de
una superficie óptica según el preámbulo de la reivindicación 1, y
a un procedimiento de pulido según el preámbulo de la
reivindicación 9 o de la reivindicación 11. Un útil de este tipo se
describe en el documento US 3583111.
Una lente, por ejemplo una lente oftálmica,
comprende dos superficies ópticas opuestas, unidas por un borde
generalmente inscrito en un cilindro de base circular.
Se distinguen hasta ahora particularmente cuatro
categorías de superficies ópticas distintas, a saber:
- -
- las superficies esféricas, bien conocidas;
- -
- las superficies no esféricas, derivadas de las superficies esféricas;
- -
- las superficies tóricas; y
- -
- las superficies atóricas, derivadas de las superficies tóricas.
Con el fin de facilitar la comprensión de lo que
sigue, se facilita ahora un ejemplo de construcción geométrica de
una superficie tórica, ilustrada en la figura 1.
Un toro T, del cual solo está representada una
porción, se obtiene por revolución de un círculo de radio R2,
alrededor de un eje A1 situado en el plano de dicho círculo.
El punto del círculo más alejado del eje A1
describe un círculo de radio R1. Los radios R1 y R2 se llaman
respectivamente radio mayor y radio menor del toro T.
En esta representación, R1 es estrictamente
superior a R2.
Los círculos de los radios R1 y R2 están situados
respectivamente en un plano P1 perpendicular al eje A1 y en un
plano P2 que contiene el eje A1, siendo los planos P1 y P2 secantes
en una recta A2.
Un cilindro de eje A2, y de radio R3 (aquí
estrictamente inferior al radio R2), corta el toro T en una curva C
que delimita una superficie S tórica, que presenta dos simetrías
planas: una con relación al plano P1, la otra con relación al plano
P2.
La intersección de la superficie tórica S con el
plano P1 es un arco de círculo de radio R1, llamado meridiano mayor
M1 de la superficie tórica S, mientras que la intersección de la
superficie tórica S con el plano P es un arco de círculo de radio
R2, llamado meridiano menor M2 de la superficie tórica S.
El meridiano mayor M1 presenta una curvatura C1
cuyo valor es igual a la inversa del radio mayor R1, mientras que
el meridiano menor M2 presenta una curvatura C2 cuyo valor es igual
a la inversa del radio menor R2.
Se comprende que las curvaturas de los meridianos
M1 y M2, llamados meridianos principales, bastan para definir
completamente la forma de la superficie tórica S, que es cóncava en
dirección al eje A1, y convexa en una dirección opuesta.
Cuando la superficie tórica es llevada por una
lente realizada en un material que presenta un índice de refracción
n, se define para la superficie S, a partir de las curvaturas C1 y
C2, dos potencias dióptricas D1 y D2 proporcionadas por las
relaciones siguientes:
D1 =
(n-1)C1;
y
D2 =
(n-1)C2.
En lo que sigue, se considera que una superficie
dada es atórica si existe una superficie tórica cuya distancia en
cualquier punto con relación a la indicada superficie atórica es
inferior, en valor absoluto, a un valor seleccionado. Aquí, se ha
seleccionado arbitrariamente este valor igual a 0,2 mm para un
diámetro de 80 mm, pero puede ser ligeramente diferente sin salirse
del marco de la invención.
Hoy en día, las superficies ópticas presentan
exigencias de precisión extremas, por una parte en lo que respecta
a su forma, para la cual las tolerancias son del orden del
micrómetro (1 micrómetro = 10^{-6} metros), por otra parte en
cuanto a su rugosidad, para la cual las tolerancias son del orden
del nanómetro (1 nanómetro = 10^{-9} metros).
Después del desbastado de una superficie atórica
de este tipo, obtenido por mecanizado, una etapa de pulido,
precedida eventualmente de una etapa de esmerilado, trata de
disminuir la rugosidad de la superficie ya desbastada.
El pulido es una etapa delicada, pues se trata de
disminuir la rugosidad de la superficie sin deformar esta
última.
El pulido de una superficie óptica de simetría de
revolución, tal como una superficie esférica, puede ser realizado
por medio de un útil que comprende una superficie de pulido que
presenta una forma complementaria a la de la superficie óptica,
siendo el útil y/o la lente arrastrada(s) en rotación
alrededor del eje de simetría de la superficie óptica, de modo que
la superficie de pulido roce contra la superficie óptica.
Por el contrario, el pulido de los otros tipos de
superficie óptica plantea más problemas.
Se distinguen dos categorías de útiles, tanto
para el esmerilado como para el pulido, a saber, una primera
categoría de útiles cuyo diámetro es pequeño ante el de la lente; y
una segunda categoría de útiles cuyo diámetro es próximo,
eventualmente superior, al de la lente. Estas dos categorías de
útiles dan lugar a técnicas de esmerilado y, respectivamente, de
pulido, totalmente diferentes.
Ilustrando la primera categoría, por el documento
japonés JP-09 396 666 o el documento US 3.583 111,
se conoce un útil de esmerilado, que comprende:
- -
- un sustrato de base;
- -
- un miembro elástico, que se adhiere a la superficie del sustrato;
- -
- un miembro de superficie, que se adhiere a la superficie del miembro elástico.
En el documento JP-09 396 666,
donde el útil está concebido para una lente convexa asférica, la
curvatura de una superficie esférica para el sustrato de base, el
miembro elástico y el miembro de superficie, es idéntico a una
superficie esférica cuya superficie de trabajo en una lente con una
superficie asférica, es una aproximación.
Durante el procedimiento de esmerilado, la lente
es arrastrada en rotación y, simultáneamente, el útil es arrastrado
de forma que se apoye contra la superficie de trabajo.
Como el útil es de pequeñas dimensiones con
relación a la lente, es necesario prever una cinemática compleja
con el fin de que el útil barra la totalidad de la superficie de
trabajo. Este procedimiento se muestra largo y complejo.
Por otro lado, habida cuenta de la rotación
relativa del útil y de la lente, el útil tendrá tendencia a
deformar la superficie de la lente para darle al menos localmente
su propia forma, esférica, y se muestra por consiguiente
difícilmente aplicable a las superficies tóricas o a las
superficies atóricas.
La invención trata de proponer un útil de pulido,
así como un procedimiento de pulido que utiliza este útil, que
permiten pulir una superficie atórica a la vez rápida y
uniformemente, respetando las exigencias de precisión mencionadas
más arriba.
El mecanizado de las lentes realizadas en cristal
mineral requiere una eliminación de material mayor que el
mecanizado de lentes realizadas con cristal orgánico y provoca la
aparición de micro-resquebrajaduras subsuperficiales
que para desaparecer, necesitan un tiempo de pulido más largo, lo
cual produce deformaciones e imprecisiones en la forma final de la
superficie de la lente.
La invención se aplicará por consiguiente de
preferencia a las lentes realizadas con cristal orgánico, que no
presenta los inconvenientes anteriormente citados del cristal
mineral.
Según un primer aspecto, la invención propone un
útil de pulido de una superficie óptica de una lente según la
reivindicación 1, comprendiendo el indicado útil:
- -
- un soporte rígido que comprende una superficie de soporte;
- -
- una primera capa, llamada tampón, realizada en un material elástico, que recubre al menos en parte la superficie de soporte, comprendiendo este tampón:
- -
- una primera superficie que se adhiere a la indicada superficie de soporte; y
- -
- una segunda superficie, opuesta a la indicada primera superficie;
- -
- una segunda capa, llamada pulidor, que recubre al menos en parte el indicado tampón, comprendiendo este pulidor:
- -
- una primera superficie que se adhiere a la segunda superficie del tampón; y
- -
- una segunda superficie, llamada de pulido, opuesta a la primera, y apta para pulir la superficie óptica de la lente por roce contra esta;
caracterizándose el útil porque la indicada
superficie de pulido es de forma tórica, comprendiendo esta
superficie dos meridianos principales circulares que presentan unas
curvaturas respectivas C1, C2 tales que el valor de la curvatura C1
es estrictamente inferior al valor de la curvatura C2, y porque, con
el fin de estar en posición de pulir una superficie óptica que es
atórica, el tampón está adaptado para ser comprimido elásticamente,
mientras que el pulidor está adaptado para ser deformado para
acoplarse a la indicada superficie atórica.
Durante el pulido, el útil y la superficie a
pulir se desplazan el uno con relación al otro siguiendo dos
movimientos según dos direcciones perpendiculares que siguen cada
una uno de los meridianos de la superficie de pulido.
Según otras características del útil:
- -
- el tampón presenta, según la normal a su segunda superficie, un espesor e_{T} uniforme, y el pulidor presenta, siguiendo la normal a su superficie de pulido, un espesor e_{P} igualmente uniforme;
- -
- el espesor e_{T} del tampón está comprendido entre 4 mm y 6 mm;
- -
- el espesor e_{p} del pulidor está comprendido entre 0,5 mm y 1,1 mm.
Según un modo preferido de realización, la
superficie de soporte del útil es de forma tórica, y comprende dos
meridianos principales coplanares con los meridianos principales de
la superficie de pulido, presentando estos meridianos unas
curvaturas respectivas CS1, CS2 que confirman las relaciones
siguientes:
\frac{1}{CS1}
= \frac{1}{C1} \ - \ e_{T} \ - \
e_{P}
\frac{1}{CS2}
= \frac{1}{C2} \ - \ e_{T} \ - \
e_{P}
Estas especificaciones permiten realizar el útil
en función de las curvaturas C1, C2 que se desea conferir a la
superficie de pulido, y de los espesores e_{T} y e_{P} del
tampón y del pulidor.
Según aún otras características, que conciernen
más específicamente a la realización del tampón:
- -
- el tampón se realiza en un material cuyo porcentaje de deformación bajo una presión de 0,04 MPa es superior al 5%;
- -
- el tampón se realiza en un material elastómero o de espuma de poliuretano.
El pulidor puede, en cuanto al mismo, estar hecho
de tejido, de fieltro o, según un modo preferido de realización, de
espuma de poliuretano.
El útil que acaba de describirse se aplica al
pulido de una superficie óptica atórica de una lente, tal como una
lente oftálmica, realizada de preferencia en cristal orgánico,
según la reivindicación 9.
La lente comprende un borde de forma circular que
presenta un diámetro dado, el útil presenta de preferencia una
sección circular cuyo diámetro es superior al diámetro del borde de
la lente.
Según otro aspecto, la invención propone un
procedimiento de pulido de una superficie óptica atórica de una
lente oftálmica correspondiente a una prescripción dada según la
reivindicación 11, comprendiendo este procedimiento las etapas
siguientes:
- -
- toma en cuenta de valores de características geométricas de la superficie óptica de la lente;
- -
- utilización de un útil tal como se ha descrito anteriormente, durante la cual se realizan el apoyo y la fricción relativos de la superficie de pulido del pulidor y de la superficie óptica de la lente.
Según la invención, este procedimiento puede
comprender, previamente a la etapa de utilización del útil, una
etapa de determinación del útil, comprendiendo esta etapa por sí
misma las subetapas siguientes:
- a)
- determinación de una superficie tórica aproximada de la superficie óptica de la lente, esta superficie tórica, llamada mejor toro, comprende dos meridianos principales circulares que presentan dos curvaturas respectivas C*1, C*2 tales que el valor de la curvatura C*1 sea estrictamente inferior al valor de la curvatura C*2;
- b)
- determinación de una superficie tórica correspondiente a la prescripción dada, comprendiendo esta superficie tórica, llamada toro de referencia, dos meridianos principales circulares que presentan curvaturas respectivas C'1, C'2 tales que el valor de la curvatura C'1 sea estrictamente inferior al valor de la curvatura C'2;
- c)
- determinación de los valores respectivos de las curvaturas C1, C2 de la superficie de pulido, siendo dados estos valores por las relaciones siguientes:
- C1 = C*1 + \DeltaC1; y
- C2 = C*2 + \DeltaC2,
- donde:
\hskip1,7cm - \DeltaC1, llamada
primera corrección, es una función:
- -
- de las curvaturas C*1, C*2 del mejor toro;
- -
- de las curvaturas C'1, C'2 del toro de referencia; y
- -
- del diámetro del borde de la lente;
\hskip1,7cm - \DeltaC2, llamada
segunda corrección, es de valor constante.
En la etapa c), la primera corrección \DeltaC1
es por ejemplo una función afín:
- -
- de la diferencia C*2 - C*1 de las curvaturas C*2, C*1 del mejor toro; y/o
- -
- de la diferencia C'2 - C'1 de las curvaturas C'2, C'1 del toro de referencia.
Según un modo de realización, en la etapa c), el
valor de la primera corrección \DeltaC1, expresado en m^{-1},
se facilita por la relación siguiente:
\Delta C1 = a
+ b(C'2 - C'1) + c[(C'2 - C'1) - (C*2 - C*1)] + d. \Phi
2,
donde a, b, c, d, son parámetros de
valor constante y donde \Phi2 es el diámetro del borde de la
lente.
Los parámetros a, b, c, d se definen por ejemplo
como sigue.
- -
- El valor del parámetro a está comprendido entre 0 y 4 m^{-}1, de preferencia entre 0,2 m^{-1} y 3,4 m^{-1}.
- -
- El valor del parámetro b, sin unidad, está comprendido entre 0,01 y 0,3, de preferencia entre 0,05 y 0,25.
- -
- El valor del parámetro c, igualmente sin unidad, está comprendido entre -2 y -0,01, de preferencia entre -1,5 y -0,1.
- -
- El valor del parámetro d está comprendido entre -100m^{-2} y 0, de preferencia entre -60 m^{-2} y -2 m^{-2}, expresándose el diámetro del borde de la lente en m.
La segunda corrección \DeltaC2 está en cuanto a
la misma comprendida por ejemplo entre 0 y 0,8 m^{-1}, de
preferencia entre 0,1 m^{-1} y 0,64 m^{-1}, por ejemplo igual a
0,37 m^{-}1.
En la etapa a), la determinación del mejor toro
se realiza de preferencia por medio del método matemático llamado
de los mínimos cuadrados.
Según un modo de realización, en la etapa a), la
determinación del mejor toro se realiza para una parte solamente de
la superficie atórica de la lente, presentando esta parte una
circunferencia circular, coaxial con el borde de la lente.
La realización de la invención permite pulir
rápida y eficazmente una superficie óptica atórica sin deformarla.
El tampón, compresible, asegura un contacto permanente entre el
pulidor y la superficie atórica de la lente.
Otros objetos y ventajas de la invención
aparecerán a la luz de la descripción que sigue, realizada con
referencia a las figuras adjuntas, en las cuales:
- La figura 1, es una vista en perspectiva de una
superficie tórica delimitada por una curva que es la intersección
de un toro de revolución, del cual solo está representada una
parte, y de un cilindro cuyo eje es perpendicular al eje de
revolución del toro, como se ha indicado anteriormente.
- La figura 2, es una vista en perspectiva que
muestra, por una parte, una lente que presenta una superficie
óptica cóncava atórica y, por otra parte, un útil representado en
vista despiezada, destinado al pulido de esta superficie,
presentando este útil una superficie de pulido tórica.
- La figura 3, es un diagrama que ilustra las
diferentes etapas de un procedimiento de pulido según la invención,
comprendiendo este procedimiento una etapa de utilización de un
útil tal como el de la figura 2.
- La figura 4, es un gráfico en el cual están
superpuestos, en un plano de corte, la superficie atórica de la
lente, el gran meridiano principal del toro de referencia
correspondiente, y el gran meridiano principal del mejor toro
correspondiente.
- La figura 5, es una vista en alzado en sección
parcial que ilustra la lente y el útil de pulido, antes del pulido,
en una posición donde son coaxiales, realizándose la sección en el
plano del gran meridiano principal de la superficie de pulido del
útil.
- La figura 6 es una vista de alzado en sección
parcial según la línea VI-VI de la figura 5, siendo
aquí el plano de corte el plano del meridiano menor principal de la
superficie de pulido del útil.
- La figura 7, es una vista en alzado en sección
análoga a la de la figura 5, donde el útil y la lente se encuentran
en contacto para proceder al pulido de la superficie óptica atórica
de ésta.
- La figura 8, es una vista en alzado en
media-sección de la lente y del útil, en el
transcurso del pulido de la superficie atórica de esta última,
estando el útil en una posición descentrada donde el borde de la
superficie de pulido coincide localmente con el borde de la
lente.
- La figura 9, es una vista en planta por encima
que ilustra la lente y el útil en el transcurso del pulido de la
superficie atórica de la lente; el útil está representado con
líneas de trazo continuo en una posición centrada análoga a la de
la figura 7, y con líneas de trazos mixtos en una posición
descentrada análoga a la de la figura 8 según una dirección según
el gran meridiano de la lente o del útil;
- La figura 10, es una vista análoga a la de la
figura 9, donde el útil está aquí representado con líneas de trazos
mixtos en una posición descentrada análoga ala de la figura 8,
según una dirección siguiendo el meridiano menor de la lente o del
útil.
- La figura 11, es un esquema de una instalación
que pone en práctica el procedimiento de pulido según la invención,
en la que están representados la lente situada sobre su soporte, el
útil introducido en el porta-útiles y situado a distancia de la
lente, así como una unidad de accionamiento numérico del
porta-útiles.
En la figura 2 se ha representado una lente 1
oftálmica realizada de preferencia en cristal orgánico y que
comprende dos superficies ópticas: una superficie convexa esférica
2 que presenta un eje A de revolución, así como una superficie 3
cóncava, atórica, opuesta a la superficie convexa 2, estando las
superficies 2 y 3 unidas por un borde 4 inscrito en un cilindro de
eje A y diámetro \Phi2 llamado diámetro de la lente 1. De forma
clásica, el diámetro \Phi2 está comprendido entre 60 mm y 80
mm.
El eje A de la lente encuentra la superficie
óptica 3 en un punto SL llamado cima de la superficie óptica 3.
La superficie óptica 3, bruta de mecanizado,
presenta una rugosidad que se desea disminuir con el fin de
conferirle un estado superficial aceptable pero sin deformarla.
A este efecto, se utiliza un útil de pulido 5
representado en las figuras 2, y 5 a 11, que comprende:
- un soporte rígido 6 que consiste en un cuerpo 7
de forma generalmente cilíndrica de revolución de eje A', terminado
en uno de sus extremos por una superficie de soporte 8 de forma
tórica;
- una primera capa 9 llamada tampón, que recubre
al menos en parte la superficie de soporte 8; y
- una segunda capa 10, llamada pulidor, que
recubre al menos en parte el tampón 9.
El útil 5 está delimitado radialmente por una
superficie 15 cilíndrica de eje A' y de diámetro \PhiO, llamado
diámetro del útil 5.
El tampón 9, que presenta en ausencia de tensión
un espesor e_{T} uniforme, está hecho de un material compresible,
elástico, y presenta una primera superficie 11 que se adhiere a la
superficie de soporte 8, así como una segunda superficie 12,
opuesta a esta primera superficie 11.
El pulidor 10, que presenta un espesor e_{P}
igualmente uniforme, comprende en cuanto al mismo una primera
superficie 13 que se adhiere a la segunda superficie 12 del tampón
9, así como una segunda superficie 14 opuesta a la primera 13,
siendo esta superficie de pulido 14, llamada superficie de pulido,
apta para pulir la superficie óptica 3 por roce contra esta.
Según un modo de realización, el tampón 9, cuyo
espesor e_{T} está por ejemplo comprendido entre 4 mm y 6 mm,
está hecho de un material cuyo porcentaje de deformación bajo una
presión de 0,04 MPa es superior al 5%.
El tampón 9 puede ser realizado en un material
elastomérico o, de preferencia, en espuma de poliuretano.
El pulidor 10, cuyo espesor e_{P} está por
ejemplo comprendido entre 0,5 mm y 1,1 mm, está en cuanto al mismo
realizado en tejido, en fieltro o, según un modo preferido de
realización, en espuma de poliuretano.
El pulidor 10 es deformable de modo que pueda
adaptarse a la forma de la superficie óptica 3 de la lente 1 a
favor de la compresibilidad del tampón 9.
El tampón 9 y el pulidor 10 están por ejemplo
sucesivamente pegados o sobremoldeados sobre la superficie de
soporte 8, de forma que las segundas superficies 12 y 14 del tampón
9 y del pulidor 10 se adapten a la forma de la superficie del
soporte 8, al espesor del tampón 9 y del pulidor 10 próximo.
En ausencia de tensión, la superficie de pulido
14 presenta dos simetrías planas: una con relación a un plano P1
que contiene el eje A', y la otra con relación a un plano P2 que
contiene igualmente el eje A' y perpendicular al plano P1.
La superficie de pulido 14, tórica, presenta dos
meridianos principales M1 y M2, definidos respectivamente por la
intersección de la superficie de pulido 14 con el plano de simetría
P1 y con el plano de simetría P2.
Los meridanos principales M1 y M2, que son arcos
de círculo, son secantes en el eje A' en un punto SO llamado cima
de la superficie de pulido 14.
Se supone arbitrariamente que el meridiano M1,
que presenta una curvatura C1, es el meridiano mayor de la
superficie de pulido 14, mientras que el meridiano M2, que presenta
en cuando al mismo una curvatura C2, es su meridiano menor, de
forma que el valor de la curvatura C1 sea estrictamente inferior al
valor de la curvatura C2.
La elección del útil 5, es decir, la elección de
la superficie de pulido 14, es función de la forma de la superficie
óptica 3.
Se comprende que la determinación de las
curvaturas C1, C2 de los meridianos principales M1, M2 de la
superficie de pulido 14 baste para definir completamente esta
última, y por consiguiente para determinar el útil 5.
Como los espesores e_{T} y e_{P} del tampón 9
y del pulidor 10 han sido elegidos uniformes, se comprende que es
necesario, para la fabricación del útil 5, realizar una superficie
de soporte 8 de forma tórica que corresponda, a los espesores
e_{T} y e_{P} cercanos a la superficie de pulido 14.
Así, la superficie de soporte 8 presenta
igualmente dos simetrías planas una con relación al plano P1, y la
otra con relación al plano P2.
La superficie de soporte 8 presenta dos
meridianos principales MS1 y MS2, concéntricos respectivamente a
los meridianos M1 y M2 de la superficie de pulido, y definidos por
la intersección de la superficie de soporte 8 con, respectivamente,
el plano P1 y el plano P2.
El meridiano MS1, que es el meridiano mayor de la
superficie de soporte 8, presenta una curvatura CS1, mientras que
el meridiano MS2, que es el meridiano menor de la superficie de
soporte 8, presenta en cuanto al mismo una curvatura CS2.
De lo que antecede, se desprende que las
curvaturas CS1 y CS2 de la superficie de soporte 8 confirman
respectivamente las relaciones siguientes:
\frac{1}{CS1}
= \frac{1}{C1} \ - \ e_{T} \ - \
e_{P}
\frac{1}{CS2}
= \frac{1}{C2} \ - \ e_{T} \ - \
e_{P}
Como las curvaturas C1, C2 son predeterminadas y
los espesores e_{T} y e_{P} del tampón 9 y del pulidor 10 son
elegidos, las relaciones anteriormente indicadas permiten la
realización del útil 5.
Se describe ahora la forma en que se determinan
estas curvaturas C1, C2.
Con fines de cálculo, se definen previamente dos
superficies tóricas, una llamada mejor toro, la otra llamada toro
de referencia, que dependen respectivamente directa e
indirectamente de la superficie óptica 3 de la lente 1.
Se precisa que estas dos superficies, que
intervienen en la determinación de las curvaturas C1 y C2 de la
superficie de pulido, son de naturaleza teórica.
El mejor toro es una superficie tórica aproximada
de la superficie óptica 3, siendo su determinación realizada por
ejemplo por medio del método matemático llamado de los mínimos
cuadrados, a partir de una selección de valores de características
geométricas de la superficie óptica 3, seleccionados o medidos
sobre una parte solamente de la lente 1, presentando esta parte una
circunferencia circular de diámetro \Phi1, coaxial al borde 4 de
la lente 1. El diámetro \Phi1, llamado diámetro de cálculo, es
elegido igual o sustancialmente igual a 60 mm.
El mejor toro presenta dos simetrías planas: una
con relación a un plano PL1, la otra con relación a un plano PL2
perpendicular al plano PL1.
El mejor toro presenta dos meridianos principales
M*1 y M*2, definidos por la intersección del mejor toro con,
respectivamente, el primero y el segundo planos de simetría PL1,
PL2.
Se supone arbitrariamente que el meridiano
principal M*1, que presenta una curvatura C*1, es el meridiano
mayor del mejor toro, mientras que el meridiano M*2, que presenta
una curvatura C*2, es el meridiano menor del mejor toro, de forma
que el valor de la curvatura C*1 es estrictamente inferior al valor
de la curvatura C*2.
El toro de referencia es en cuanto al mismo, la
superficie tórica correspondiente a la prescripción oftálmica para
la cual la superficie óptica 3 se realiza.
Más precisamente, el toro de referencia es una
superficie tórica que, si fuese sustituida en la superficie atórica
3 de la lente 1, proporcionaría en un punto seleccionado de esta el
mismo valor de prescripción que la superficie atórica 3.
El indicado punto seleccionado es generalmente el
punto de preferencia del prisma corrientemente llamado PRP, bien
conocido del experto en la materia.
El toro de referencia comprende dos meridianos
principales circulares que presentan unas curvaturas respectivas
C'1, C'2.
Se supone que el meridiano principal de curvatura
C'1, indicado por M'1, es el meridiano mayor del toro de
referencia, mientras que el meridiano principal de curvatura C'2 es
el meridiano menor del toro de referencia, de modo que el valor de
la curvatura C'1 sea estrictamente inferior al valor de la curvatura
C'2.
Los meridianos mayores M*1, M'1 del mejor toro y
del toro de referencia están representados en la figura 4,
superpuestos a la superficie óptica atórica 3 de la lente 1, en el
plano PL1.
Una vez determinados el mejor toro y el toro de
referencia, particularmente por sus curvaturas respectivas C*1,
C*2, C'1, C'2, los valores de las curvaturas C1 y C2 son
determinados calculándose respectivamente por las relaciones
siguientes:
\hskip0,6cm C1 = C*1 + \Delta C1; y
\hskip0,6cm C2 = C*2 + \Delta C2,
donde:
- -
- \Delta C1, llamada primera corrección, es una función:
- -
- de las curvaturas C*1, C*2 del mejor toro;
- -
- de las curvaturas C'1, C'2 del toro de referencia;
- -
- del diámetro \Phi2 del borde 4 de la lente 1;
- -
- \Delta C2, llamada segunda corrección, es de valor constante.
Más particularmente, la primera corrección
\Delta C1 es por ejemplo una función afín:
- -
- de la diferencia C*2 - C*1 de las curvaturas C*2, C*1 del mejor toro; y/o
- -
- de la diferencia C'2 - C'1 de las curvaturas C'2, C'1 del toro de referencia.
Según un modo de realización, el valor de la
primera corrección \Delta C1, expresado en m^{-1}, se facilita
por la relación siguiente:
\Delta C1 = a
+ b(C'2 - C'1) + c[(C'2 - C'1) - (C*2 - C*1)] + d.\Phi
2,
donde a, b, c, d, son parámetros de
valor constante, seleccionados como
sigue.
El valor del parámetro a, expresado en m^{-1},
está comprendido entre 0 y 4, y de preferencia entre 0,2 y 3,4.
El valor del parámetro b, sin unidad, está
comprendido entre 0,01 y 0,3, y de preferencia entre 0,05 y
0,25.
El valor del parámetro c, igualmente sin unidad,
está comprendido entre -2 y -0,01, y de preferencia entre -1,5 y
-0,1.
El valor del parámetro d, expresado en m^{-2},
con \Phi2 expresado en m, está comprendido entre -100 y 0, y de
preferencia entre -60 y -2.
El valor de la segunda corrección \DeltaC2,
igualmente expresada en m^{-1}, está por ejemplo comprendida
entre 0 y 0,8, y de preferencia entre 0,1 y 0,64. Según un modo de
realización, el valor de la segunda corrección \DeltaC2 es igual
o sustancialmente igual a 0,37 m^{-1}.
Por otro lado, el diámetro \PhiO del útil 5 es
elegido superior al diámetro \Phi2 de la lente 1. El valor del
diámetro \PhiO del útil 5 es por ejemplo elegido igual o
sustancialmente igual a 110 mm.
Después de haber sido determinado de la forma que
acaba de describirse, el útil 5 se utiliza para proceder al pulido
de la superficie óptica atórica 3.
Durante la utilización del útil 5, se realizan el
apoyo y el roce relativos de la superficie de pulido 14 y de la
superficie óptica 3.
Previamente a su utilización, el útil 5 se coloca
enfrente y a distancia de la superficie óptica 3 de forma que el
eje A', el plano de simetría P1 y el plano de simetría P2 del útil
5 coincidan respectivamente con el eje A de la lente 1, el plano de
simetría PL1, y el plano de simetría PL2.
El útil 5 y la lente 1 son seguidamente
aproximados el uno al otro hasta que la superficie de pulido 14
entra en contacto con la superficie óptica 3 de la lente 1, sin que
se comprima el tampón 9.
En esta posición, ilustrada con líneas de trazo
interrumpido en la figura 7, la superficie de pulido 14 se
encuentra en contacto puntual con la superficie óptica 3, con sus
cimas respectivas SO y SL en coincidencia.
El útil 5 y la lente 1 son presionados entonces
el uno contra el otro, comprimiéndose el tampón 9, hasta que la
superficie de pulido 14 está totalmente en contacto con la
superficie óptica 3. Esta posición se encuentra representada con
líneas de trazo continuo en la figura 7.
El útil 5 y la lente 1 se desplazan entonces uno
con relación al otro según dos movimientos rotativos alternativos
distintos, que pueden combinarse para obtener un efecto de mezclado
que asegura una buena calidad de pulido.
El primer movimiento es una rotación plana en el
plano P1 del meridiano mayor M1 de la superficie de pulido 14,
rotación cuyo centro se confunde con el centro de la curvatura de
este meridiano M1.
La amplitud de este movimiento alternativo,
representado por las flechas F1 y -F1 de la figura 9, es tal que el
borde 16 del pulidor 10 viene localmente a coincidir con el borde 4
de la lente 1, estando entonces el útil 5, con relación a la lente
1, en una posición extrema representada por las líneas de trazo
mixto de la figura 9.
El segundo movimiento es una rotación plana en el
plano P2 del meridiano menor M2 de la superficie de pulido 14,
rotación cuyo centro es confundido con el centro de curvatura de
este meridiano M2.
La amplitud máxima de este movimiento
alternativo, representado por las flechas F2 y -F2 de la figura 10,
es tal que el borde 16 del pulidor 10 viene localmente a coincidir
con el borde 4 de la lente 1, encontrándose entonces el útil 5, con
relación a la lente 1, en una posición extrema representada por las
líneas de trazo mixto de la figura 10.
Se podría prever que esta amplitud sea inferior,
de forma que la lente 1 no sobresalga del útil 5.
De este modo, la superficie óptica atórica 3
nunca está descubierta en el transcurso del pulido. La elección del
diámetro \PhiO del útil 5, superior al diámetro \Phi2 de la
lente 1, permite realizar un pulido rápido.
\newpage
Este pulido puede ser realizado por el
procedimiento ilustrado por el diagrama de la figura 3, que
comprende las etapas siguientes:
A - toma en cuenta de valores de características
geométricas de la superficie óptica 3;
B - determinación, a partir de estos valores y de
la prescripción a la que corresponde la superficie óptica 3, del
útil 5 adaptado al pulido de la superficie óptica 3, comprendiendo
esta etapa propiamente dicha las sub-etapas
siguientes:
- a)
- determinación del mejor toro, tal como se ha descrito anteriormente;
- b)
- determinación del toro de referencia, tal como se ha descrito anteriormente;
- c)
- determinación de los valores de las curvaturas C1, C2, tal como se ha descrito anteriormente,
C - utilización, como se ha descrito
anteriormente, del útil determinado en la etapa B.
El procedimiento que acaba de describirse puede
ser realizado de forma automática por medio de una unidad de
determinación 18, figura 11, no reivindicada como tal en la
presente patente, pero cuya descripción es útil para la comprensión
de la invención, cuya unidad comprende:
- un calculador 19 que comprende:
- -
- medios de cálculo de las curvaturas C*1, C*2 del mejor toro en función de los valores de características geométricas de la superficie óptica 3 de la lente 1;
- -
- medios de cálculo de las curvaturas C'1, C'2 del toro de referencia en función de la prescripción;
- -
- medios de calculo de los valores C1, C2 de las curvaturas de la superficie de pulido 14, en función de los valores de las curvaturas C*1, C*2, C'1, C'2, y del diámetro \Phi2;
- un dispositivo de entrada 20 conectado con el
calculador 19, y que comprende medios de toma 21 de valores de
características de la superficie óptica 3;
- una memoria 22 conectada con el calculador 19,
y que comprende:
- -
- una primera zona de memoria 23 de registro de valores de características geométricas de la superficie óptica 3;
- -
- una segunda zona de memoria 24 de registro de los valores de las curvaturas C*1, C*2 del mejor toro;
- -
- una tercera zona de memoria 25 de registro de los valores de las curvaturas C'1, C'2 del toro de referencia;
- -
- una cuarta zona de memoria 26 de registro de los valores de las curvaturas C1, C2 de la superficie de soporte 8;
- -
- un dispositivo de salida 27 conectado con el calculador 19, y que comprende medios de visualización 28, al menos de los valores tomados.
Una unidad de determinación 18 de este tipo puede
integrarse en una unidad de control numérico 29 de una instalación
de pulido 30 adaptada para el pulido de lentes oftálmicas y que es
adecuada para la realización del procedimiento descrito
anteriormente. De igual modo que la unidad de determinación 18, la
unidad de control 29 y la instalación de pulido 39 no son
reivindicadas como tales en la presente patente, pero su
descripción resulta útil para la comprensión de la invención.
Esta instalación 30 comprende además un soporte
31 de lente, donde la lente está momentáneamente sujeta durante su
pulido.
La instalación 30 comprende igualmente un
porta-útil 32 en el cual está montado el útil 5, así como medios 33
para crear un movimiento relativo del soporte de lente 31 y del
porta-útil 32, tal como se ha descrito más arriba, estando estos
medios 33 conectados con la unidad de control numérico 29.
Según el modo de realización ilustrado en la
figura 11, el soporte de lente 31 es fijo, encontrándose solo
entonces el porta-útil 32 en movimiento.
Según una variante de realización, la superficie
de soporte 8 es elegida esférica, mientras que los espesores
e_{T} y e_{P} del tampón 9 del pulidor 10 son seleccionados no
uniformes con miras a obtener, en su superposición sobre la
superficie de soporte 8, una superficie de pulido 14 tórica cuyos
valores de las curvaturas C1, C2 sean conformes a los valores
calculados.
Aunque la descripción ha sido realizada con
referencia a una superficie óptica atórica cóncava para la lente,
se comprende que la invención puede, sin salirse de su marco,
aplicarse al pulido de una superficie atórica convexa. El útil de
pulido se elegirá entonces cóncavo, estando las curvaturas de su
superficie de pulido determinadas de la forma descrita
anteriormente.
Claims (28)
1. Util de pulido de una superficie óptica (3) de
una lente (1), comprendiendo el indicado útil (5):
- un soporte (6) rígido que comprende una
superficie de soporte (8);
- una primera capa (9), llamada tampón, realizada
en un material elástico, que recubre al menos en parte la
superficie de soporte (8), comprendiendo este tampón (9):
- -
- una primera superficie (11) que se adhiere a la indicada superficie de soporte (8); y
- -
- una segunda superficie (12), opuesta a la indicada primera superficie (11);
- una segunda capa (10), llamada pulidor, que
recubre al menos en parte el indicado tampón (9), comprendiendo
este pulidor (10):
- -
- una primera superficie (13) que se adhiere a la segunda superficie (12) del tampón (9); y
- -
- una segunda superficie (14), llamada de pulido, opuesta a la primera (13), y
apta para pulir la superficie óptica (3) de la
lente (1) por fricción contra esta; útil (5) caracterizado
porque la mencionada superficie de pulido (14) es de forma tórica,
comprendiendo esta superficie (14) dos meridianos principales (M1,
M2) circulares que presentan unas curvaturas respectivas C1, C2
tales que el valor de la curvatura C1 es estrictamente inferior al
valor de la curvatura C2, y porque, con el fin de estar en posición
de pulir una superficie óptica (3) que es atórica, el tampón (9)
está adaptado para ser comprimido elásticamente, mientras que el
pulidor (10) está adaptado para ser deformado para acoplarse a la
indicada superficie atórica (3).
2. Util según la reivindicación 1,
caracterizado porque el indicado tampón (9) presenta, según
la normal (n_{T}) a su segunda superficie (12), un espesor
(e_{T}) uniforme, y porque el pulidor (10) presenta, según la
normal (n_{P}) a su superficie de pulido (14), un espesor
(e_{P}) igualmente uniforme.
3. Util según la reivindicación 2,
caracterizado porque el espesor (e_{T}) del tampón (9)
está comprendido entre 4 mm y 6 mm.
4. Util según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque el espesor (e_{P}) del pulidor (10)
está comprendido entre 0,5 mm y 1,1 mm.
5. Util según una de las reivindicaciones 2 a 4,
caracterizado porque la indicada superficie de soporte (8)
es de forma tórica, y comprende dos meridianos principales (MS1,
MS2) coplanares con los meridianos principales (M1, M2) de la
superficie de pulido (14), presentando estos meridianos (MS1, Ms2)
unas curvaturas respectivas CS1, CS2 que confirman las relaciones
siguientes:
\frac{1}{CS1}
= \frac{1}{C1} \ - \ e_{T} \ - \
e_{P}
\frac{1}{CS2}
= \frac{1}{C2} \ - \ e_{T} \ - \
e_{P}
donde e_{T} es el espesor del
tampón (9) y e_{P} el espesor del pulidor
(10).
6. Util de pulido según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el indicado
tampón (9) está hecho de un material cuyo porcentaje de deformación
bajo un presión de 0,04 MPa es superior al 5%.
7. Util según una de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque el indicado tampón (9) está hecho de
espuma de poliuretano.
8. Util según una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque el indicado pulidor (10) está hecho de
espuma de poliuretano.
9. Aplicación de un útil según una de las
reivindicaciones 1 a 8, al pulido de una superficie óptica (3)
atórica.
10. Aplicación según la reivindicación 9,
caracterizada porque, la lente (1) comprende un borde (4) de
forma circular que presenta un diámetro dado (\Phi2), y el útil
(5) presenta una sección circular cuyo diámetro (\PhiO) es
superior al diámetro (\Phi2) de la lente (1).
11. Procedimiento de pulido de una superficie
óptica (3) de una lente oftálmica (1) que corresponde a una
prescripción dada, caracterizado porque la indicada
superficie óptica (3) es atórica, comprendiendo el indicado
procedimiento las etapas siguientes:
- toma en cuenta de valores de características
geométricas de la superficie óptica (3) de la lente (1);
- utilización de un útil (5) según una de las
reivindicaciones 1 a 8, durante cuya utilización son realizados el
apoyo y la fricción relativos a la superficie de pulido (14) del
pulidor (10) y de la superficie óptica (3) de la lente (1).
12. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 11, caracterizado porque, la lente (1) que
presenta un borde (4) de forma circular, comprende, previamente a
la etapa de utilización del útil (5), una etapa de determinación
del útil (5), comprendiendo esta etapa propiamente dicha las
sub-etapas siguientes:
- a)
- determinación de una superficie tórica aproximada de la superficie óptica de la lente, superficie tórica, llamada mejor toro, que comprende dos meridianos principales circulares que presentan dos curvaturas respectivas C*1, C*2 tales que el valor de la curvatura C*1 es estrictamente inferior al valor de la curvatura C*2;
- b)
- determinación de una superficie tórica correspondiente a la prescripción dada, superficie tórica, llamada toro de referencia, que comprende dos meridianos principales circulares que presentan curvaturas respectivas C'1, C'2 tales que el valor de la curvatura C'1 es estrictamente inferior al valor de la curvatura C'2;
- c)
- determinación de los valores respectivos de las curvaturas C1, C2 de la superficie de pulido, siendo dados estos valores por las relaciones siguientes:
- C1 = C*1 + \DeltaC1; y
- C2 = C*2 + \DeltaC2,
- donde:
- - \DeltaC1, llamada primera corrección, es una función:
- - de las curvaturas C*1, C*2 del mejor toro;
- - de las curvaturas C'1, C'2 del toro de referencia; y
- - del diámetro del borde de la lente (1);
- - \DeltaC2, llamada segunda corrección, es de valor constante.
13. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 12, caracterizado porque, en la etapa c), la
primera corrección \DeltaC1 es una función afín de la diferencia
C*2 - C*1 de las curvaturas C*2, C*1 del mejor toro.
14. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 12 o 13, caracterizado porque, en la etapa
c), la primera corrección \DeltaC1 es una función afín de la
diferencia C'2 - C'1 de las curvaturas C'2, C'1 del toro de
referencia.
15. Procedimiento de pulido según una de las
reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque, en la etapa
c), el valor de la primera corrección \DeltaC1 es facilitado por
la relación siguiente:
\Delta C1 = a
+ b(C'2 - C'1) + c[(C'2 - C'1) - (C*2 - C*1)] + d.\Phi
2,
donde a, b, c, d, son parámetros de
valor constante y donde \Phi2 es el diámetro del borde (4) de la
lente
(1).
16. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 15, caracterizado porque el valor del
parámetro a está comprendido entre 0 y 4 m^{-1}.
17. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 16, caracterizado porque el valor del
parámetro a está comprendido entre 0,2 m^{-1} y 3,4 m^{-1}.
18. Procedimiento de pulido según una de las
reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el valor del
parámetro b está comprendido entre 0,01 y 0,3.
19. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 18, caracterizado porque el valor del
parámetro b se encuentra comprendido entre 0,05 y 0,25.
20. Procedimiento de pulido según una de las
reivindicaciones 15 a 19, caracterizado porque el valor del
parámetro c está comprendido entre -2 y -0,01.
21. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 20, caracterizado porque el valor del
parámetro c está comprendido entre -1,5 y -0,1.
22. Procedimiento de pulido según una de las
reivindicaciones 15 a 21, caracterizado porque el valor del
parámetro d está comprendido entre -100 m^{-2} y 0.
23. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 22, caracterizado porque el valor del
parámetro d está comprendido entre -60 m^{-2} y -2 m^{-2}.
24. Procedimiento de pulido según una de las
reivindicaciones 15 a 23, caracterizado porque el valor de
la segunda corrección \DeltaC2 está comprendido entre 0 y 0,8
m^{-1}.
25. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 24, caracterizado porque el valor de la
segunda corrección \DeltaC2 está comprendido entre 0,1 m^{-1} y
0,64 m^{-1}.
26. Procedimiento de pulido según la
reivindicación 25, caracterizado porque el valor de la
segunda corrección \DeltaC2 es igual a 0,37 m^{-1}.
27. Procedimiento de pulido según una de las
reivindicaciones 12 a 26, caracterizado porque, en la etapa
a), la determinación del mejor toro se realiza por medio del método
matemático denominado de los mínimos cuadrados.
28. Procedimiento de pulido según una de las
reivindicaciones 12 a 27, caracterizado porque, en la etapa
a), la determinación del mejor toro se realiza para una parte
solamente de la superficie atórica (3) de la lente (1), presentando
esta parte una circunferencia circular de diámetro \Phi1, coaxial
con el borde (4) de la lente (1).
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2002
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