ES2937076T3 - Componente óptico refractivo y cristal de gafas fabricado a partir del mismo, procedimiento para fabricar un componente óptico refractivo, producto de programa informático, datos de construcción de un cristal de gafas almacenados en un soporte de datos, aparato para la fabricación aditiva de un cuerpo de base y cristal de gafas - Google Patents

Abstract

Un componente óptico refractivo (1) tiene un cuerpo principal (10) con una pluralidad de m capas ópticas (5i) que se extienden entre un lado frontal (2) y un lado posterior (3), cada capa tiene un espesor (di) en el dirección paralela al eje principal, donde cada una de las capas (5i) se extiende sobre una región común a todas las capas (5i) en direcciones perpendiculares al eje principal, siendo dicha región común mayor que el espesor máximo (dimax) de la capa respectiva (5i) por al menos un factor de 10, donde el espesor (di) de las capas (5i) varía en su extensión transversalmente al eje principal, y donde el cuerpo principal (10) tiene una curva de índice de refracción (n = n(x, y, z)), modulada al menos en la dirección paralela al eje principal, con una pluralidad de máximos y mínimos, una distancia entre máximos y mínimos adyacentes que oscila entre 0.5 μm y 100 μm y una diferencia de índice de refracción Δn entre máximos y mínimos adyacentes que oscilan entre 10-4 y 0,3, en el que un número de máximos en la curva de índice de refracción dentro de una capa dada (5i) es inferior a 20 en direcciones transversales a la eje principal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Componente óptico refractivo y cristal de gafas fabricado a partir del mismo, procedimiento para fabricar un componente óptico refractivo, producto de programa informático, datos de construcción de un cristal de gafas almacenados en un soporte de datos, aparato para la fabricación aditiva de un cuerpo de base y cristal de gafas

La invención se refiere a un componente óptico refractivo. La invención se refiere además a un cristal de gafas fabricado a partir del mismo. La invención se refiere adicionalmente a un procedimiento para fabricar un elemento óptico refractivo y a un cristal de gafas fabricado según el procedimiento. La invención se refiere finalmente a un producto de programa informático para realizar un procedimiento para fabricar un elemento óptico refractivo, a un aparato para la fabricación aditiva de un cuerpo de base y a un cristal de gafas, así como a datos de construcción de un cuerpo de base correspondiente, almacenados en un soporte de datos.

Es posible fabricar componentes ópticos mediante procedimientos de fabricación aditivos. Al respecto y a modo de ejemplo se remite a los documentos WO 2015/092 016 A1, US 2005/004 6957 A1 y WO 2016/188 930 A1. En este sentido, por la fabricación, pueden producirse efectos no deseados, por ejemplo efectos de dispersión, que tienen un efecto negativo sobre las propiedades ópticas de los componentes.

Por el documento EP 0 341 998 A1 se conoce una lente multifocal. Por el documento WO 2008/051 578 A2 y el documento WO 2008/051 592 A2 se conocen lentes de varias capas. Por el documento US 2015/153589 A1, el documento US 2015/153589 A1, el documento DE 10 2009 004377 B4, el documento DE 10 2009 004 377 B4, el documento DE 102009004379 B4 y el documento DE 102009004380 B4 se conocen procedimientos para fabricar un cristal de gafas por medio de un procedimiento de fabricación aditivo. Por estas patentes se conoce en particular la fabricación por capas de un cristal de gafas. En este sentido, el documento US 2016/311184 A1 da a conocer que durante la fabricación las capas individuales pueden presentar un grosor variable a lo largo de una dirección transversal al eje óptico.

El objetivo de la invención es mejorar un elemento óptico refractivo.

El objetivo de la invención es configurar un componente óptico refractivo con propiedades de dispersión mejoradas. El objetivo de la invención es configurar el componente óptico refractivo de tal modo que se reduzca, en particular se evite, la aparición de luz dispersa.

Este objetivo se alcanza mediante un componente óptico refractivo según la reivindicación 1.

Una idea principal de la invención consiste en un componente óptico refractivo con un cuerpo de base fabricado en un procedimiento de impresión 3D, que presenta un lado anterior y un lado posterior y un eje principal perpendicular al lado anterior y/o lado posterior, y que presenta una pluralidad de capas ópticas que se extienden entre el lado anterior y el lado posterior, que en cada caso presentan un grosor en la dirección paralela al eje principal en el intervalo de 1 mm a 100 mm, estando aplicadas las capas una sobre otra, siendo constante el número de capas ópticas por la extensión del componente óptico transversalmente al eje principal, extendiéndose cada una de las capas en direcciones perpendiculares al eje principal por una zona común para todas las capas, que es al menos un factor 10 mayor que el grosor máximo de la capa respectiva, variando el grosor de las capas por su extensión transversalmente al eje principal, y presentando el cuerpo de base un perfil de índice de refracción modulado al menos en la dirección paralela al eje principal con una pluralidad de máximos y mínimos, una distancia entre máximos y mínimos adyacentes en el intervalo de 0,5 mm y 100 mm y una desviación de índice de refracción Dn entre máximos y mínimos adyacentes en el intervalo de 10-4 y 0,3, y siendo un número de máximos en el perfil de índice de refracción dentro de una capa dada en direcciones transversales al eje principal menor de 20.

Se ha demostrado que un componente de este tipo presenta propiedades de dispersión particularmente favorables.

Las capas están alineadas transversalmente al eje principal. Presentan interfaces que discurren transversalmente al eje principal.

La desviación de índice de refracción Dn máxima en la dirección paralela al eje principal asciende en particular como mucho a 0,2, en particular como mucho a 0,1, en particular como mucho a 0,05, en particular como mucho a 0,03, en particular como mucho a 0,02, en particular como mucho a 0,01, en particular como mucho a 0,005, en particular como mucho a 0,003, en particular como mucho a 0,002, en particular como mucho a 0,001. En particular puede intentarse mantener una desviación de índice de refracción, que por la fabricación puede aparecer en la interfaz entre dos capas adyacentes, lo más reducida posible.

El número de capas, en particular su número en la dirección paralela al eje principal, se sitúa en particular en el intervalo de 5 a 100000. El número de capas, en particular el número de máximos en el perfil de índice de refracción en la dirección paralela al eje principal, asciende en particular a al menos 50, en particular a al menos 100. Preferiblemente asciende como mucho a 10000, en particular como mucho a 5000, en particular como mucho a 3000, en particular como mucho a 1000.

El número de capas depende, entre otras cosas, del tamaño de gota del material para fabricar las capas. El diámetro de las gotas del material para fabricar las capas puede situarse en particular en el intervalo de 1 pm a 100 pm. Gotas más pequeñas permiten una fabricación más precisa de las capas. Gotas más grandes pueden llevar a una reducción del tiempo necesario para la fabricación del cuerpo de base.

El tamaño de gota puede controlarse con precisión por ejemplo mediante una presión piezoeléctrica. Para más detalles se remite, por ejemplo, al documento US 2010/0110132 A1.

El número de máximos en el perfil de índice de refracción dentro de una capa dada en direcciones transversales al eje principal es preferiblemente como mucho 10, en particular como mucho 5. También puede ascender como mucho a 3, en particular como mucho a 2.

El perfil de índice de refracción dentro de una capa dada puede ser en particular homogéneo, en particular puede no presentar extremos. En este sentido, no se tienen en cuenta las fluctuaciones constantes de los índices de refracción. En particular, no se tienen en cuenta las fluctuaciones del índice de refracción dentro de un intervalo de tres desviaciones estándar por su valor medio o fluctuaciones de hasta Dn < 10-4 en elementos de volumen con una longitud lateral de 10 pm.

El cuerpo de base puede fabricarse en particular por medio de un procedimiento de impresión 3D por capas, en particular de un procedimiento de modelado multichorro (procedimiento MJM) o por medio de un procedimiento aditivo volumétrico.

Se denomina capa en particular una zona, que se aplica y/o cura en una etapa de procedimiento común. Las capas consecutivas se aplican una sobre otra y se curan en particular de manera sucesiva. En particular, una capa puede ser simplemente continua. Sin embargo, esto no es necesariamente así.

Las capas presentan superficies o interfaces curvas. Para más detalles se remite a la descripción adicional.

Las capas se extienden en direcciones perpendiculares al eje principal por una zona común para todas las capas, que comprende toda la extensión del componente óptico transversalmente al eje principal. Esta zona es al menos un factor 10 mayor que el grosor máximo de la capa respectiva. Puede ser un factor de al menos 20, en particular al menos 30, en particular al menos 50, en particular al menos 100 mayor que el grosor máximo de la capa respectiva.

La extensión del cuerpo de base, en particular sus capas, en la dirección perpendicular al eje principal se refiere en particular a su extensión con una proyección vertical en un plano perpendicular al eje principal.

Las capas presentan un grosor en el intervalo de 1 pm a 100 pm. Las capas presentan en particular un grosor en el intervalo de 5 pm a 50 pm. Esta información puede ser el grosor medio de las capas o el grosor máximo de las capas.

Un grosor menor de las capas permite una fabricación particularmente flexible y precisa del cuerpo de base. Un grosor mayor de las capas lleva a una reducción del tiempo necesario para la fabricación del cuerpo de base.

Según un aspecto adicional de la invención, las capas presentan en cada caso normales de superficie, inclinadas como mucho 67°, en particular como mucho 45°, en particular como mucho 30°, en particular como mucho 15° con respecto a la dirección del eje principal. Las capas discurren en particular transversalmente, aparte de una posible curvatura, preferiblemente lo más perpendicular posible al eje principal. También esto resulta ventajoso para las propiedades de dispersión del elemento óptico.

Según un aspecto adicional de la invención, el perfil de índice de refracción a lo largo del lado anterior y/o lado posterior del cuerpo de base es homogéneo. El perfil de índice de refracción no presenta extremos en particular en la zona del lado anterior y/o del lado posterior.

Esto se debe, entre otras cosas, a que las interfaces entre capas adyacentes entre sí no terminan en el lado anterior o lado posterior del cuerpo de base. Las interfaces entre capas adyacentes entre sí no se solapan con el lado anterior ni el lado posterior del cuerpo de base. También de este modo se mejoran las propiedades ópticas del componente.

Según un aspecto adicional de la invención, el cuerpo de base presenta en la dirección paralela al eje principal un grosor máximo de como mucho 8 mm, en particular como mucho 6 mm, en particular como mucho 5 mm y en la dirección perpendicular al eje principal una extensión de al menos 1 cm, en particular al menos 2 cm, en particular al menos 3 cm. Esto resulta ventajoso para configurar un cristal de gafas.

Debido a la configuración curva de las capas, el perfil de índice de refracción puede estar modulado en cada caso exclusivamente en la dirección perpendicular a un lado anterior y/o lado posterior de las capas. Dentro de una capa el perfil de índice de refracción no presenta extremos en la dirección transversal, en particular perpendicular a una normal local en el lado anterior y/o lado posterior de la capa respectiva. Esto ocurre en particular al observar una zona que, partiendo del centro de la capa respectiva con respecto a una normal local en el lado anterior o lado posterior de la capa, se extiende en la dirección perpendicular a esta normal por una extensión, que es mayor que el grosor máximo de la capa. La zona sin extremos se extiende en la dirección perpendicular a la normal, en particular por al menos 100 pm, en particular al menos 200 pm, en particular al menos 300 pm, en particular al menos 500 pm, en particular al menos 1 mm. La zona sin extremos se extiende en particular por una longitud, que corresponde a la raíz del producto del valor absoluto del radio de curvatura local por el grosor de la capa.

El perfil de índice de refracción n = n(x,y,z) en el cuerpo de base puede caracterizarse mediante una transformada de Fourier tridimensional ñ = (fx, fy, fz) con un vector de modulación f = (fx, fy, fz) . En este sentido, a continuación, se supone una transformación de Fourier sin normalización:

Se encontró que pueden producirse propiedades de dispersión no deseadas cuando la magnitud de la transformada de Fourier tridimensional ñ presenta una amplitud significativa en los vectores de modulación f, para los que se cumple al menos una de las dos condiciones siguientes:

En este sentido, l indica la longitud de onda de la radiación de iluminación para la que está diseñado el elemento óptico, por ejemplo l = 500 nm, A l el ancho de banda de la radiación de iluminación. A l: l puede combinarse para obtener el parámetro adimensional umax que puede utilizarse para caracterizar las condiciones en las que se genera la luz dispersa, en particular la luz dispersa que es relevante para un usuario, en el cuerpo de base.

En este sentido x, y y z indican las direcciones de un sistema de coordenadas cartesianas. La dirección z indica en particular una dirección principal del componente óptico.

Omax indica el ángulo de incidencia máximo, para el cual el componente óptico estará optimizado con respecto a la dispersión. Omax indica en particular el ángulo de incidencia máximo, para el cual el componente óptico, en un marco predeterminado, está esencialmente libre de dispersión. Omax se mide con respecto al eje principal.

Omax asciende como mucho a 90°, en particular como mucho a 60°, en particular como mucho a 45°, en particular como mucho a 30°, en particular como mucho a 20°, en particular como mucho a 15° y en particular como mucho a 10°.

Un componente óptico refractivo es un componente óptico que puede producir un cambio en la dirección de propagación de un haz de luz que incide sobre el componente. En particular puede producir una concentración o dispersión de un haz de luz que incide en paralelo.

En general, las condiciones

y

2 fz eos dmax + yj fx + fy sen ~dr

1 w

constituyen condiciones de exclusión. Definen “intervalos prohibidos” para el vector de modulación de la transformada de Fourier del perfil de índice de refracción y así para el perfil de índice de refracción, es decir, el perfil de índice de refracción debería determinarse de tal modo que para un valor predeterminado de Omax no se cumpla ninguna de las dos desigualdades. En este sentido, l indica una longitud de onda, para la cual se utilizará el componente óptico.

Por desviación de índice de refracción se entenderá la diferencia entre el índice de refracción máximo y el índice de refracción mínimo en el cuerpo de base, en particular en una zona determinada del mismo, en particular al pasar por el cuerpo de base.

El componente óptico refractivo está previsto en particular para su uso en el intervalo visible, en particular en el intervalo de una longitud de onda l de 400 nm a 800 nm. Sin embargo, esto no deberá entenderse de manera limitativa. También puede tratarse de componentes ópticos refractivos para su uso en la gama de infrarrojos o para su uso en la gama de UV. En el caso de un uso previsto del componente óptico refractivo en el intervalo de longitudes de onda no visible, las condiciones límite para el vector de modulación f pueden adaptarse mediante las fórmulas generales a la longitud de onda deseada. Según la invención se reconoció que un cuerpo de base con un perfil de índice de refracción modulado de este modo, si se cumplen las condiciones de exclusión mencionadas anteriormente (intervalos prohibidos), produce pérdidas por dispersión particularmente reducidas. Con un perfil de índice de refracción modulado de este modo pueden reducirse las pérdidas por dispersión en más de un 50%, en particular más de un 60% y en particular más de un 70%. Dicho de otro modo, presenta propiedades ópticas particularmente ventajosas.

En el caso de la transformada de Fourier puede tratarse en particular de una transformada de Fourier sin normalización. Para la determinación práctica de la transformada de Fourier puede utilizarse en particular una transformación discreta de Fourier (DFT) o una transformación rápida de Fourier (FFT, fast fourier transform).

En el caso de la transformada de Fourier se trata en particular de una transformada de Fourier ventaneada. La longitud de la ventana asciende en particular como mucho a 10 mm, en particular como mucho a 5 mm, en particular como mucho a 3 mm, en particular como mucho a 2 mm. Asciende en particular a al menos 1 mm. Cuanto más corta sea la longitud de la ventana, mayor será la flexibilidad para la fabricación del componente óptico refractivo con zonas con diferentes propiedades ópticas.

La longitud mínima de la ventana es en particular tan grande como el diámetro mínimo que cabe esperar de la pupila de un usuario de gafas.

La distancia máxima media entre máximos adyacentes y/o entre mínimos adyacentes del perfil de índice de refracción asciende en particular como mucho a 100 mm, en particular como mucho a 10 mm. Puede verse influida en particular por el procedimiento para fabricar el componente óptico refractivo, en particular puede estar determinada por el mismo.

Al determinar los extremos en el perfil de índice de refracción, no se tienen en cuenta sus fluctuaciones, que nunca pueden evitarse por completo. En particular podrán no tenerse en cuenta los extremos que se sitúen dentro de un intervalo de ± tres desviaciones estándar del valor medio del perfil de índice de refracción. También es posible no tener en cuenta los extremos, que se desvían del valor medio del índice de refracción en menos de 1/10 de la desviación de índice de refracción máxima en el cuerpo de base. En particular es posible hablar de un perfil de índice de refracción homogéneo, es decir, de un perfil de índice de refracción sin extremos, hasta una desviación de índice de refracción máxima de 10'6, en particular 2 ■ 10'6, en particular 4 ■ 10'6, en particular 10'5, en particular 4 ■ 10'5. Como máximo o mínimo en el perfil de índice de refracción pueden entenderse en particular exclusivamente aquellos extremos que presentan una desviación de índice de refracción en términos de valor absoluto de al menos 10-4 con respecto al extremo adyacente más próximo.

En el caso del componente óptico se trata en particular de una lente, en particular para la fabricación de un cristal de gafas. También puede tratarse de un cristal de gafas fabricado a partir de una lente de este tipo.

Según un aspecto adicional de la invención, el cuerpo de base se ha fabricado por medio de un procedimiento aditivo. El cuerpo de base se ha fabricado en particular por medio de un procedimiento de impresión tridimensional. El cuerpo de base puede fabricarse en particular por medio de un denominado procedimiento de modelado multichorro (MJM). También puede fabricarse por medio de un procedimiento aditivo volumétrico.

En el caso de un procedimiento aditivo, a diferencia de un procedimiento con arranque de virutas, se añade sucesivamente material, en particular sobre un soporte o una pieza ya fabricada del cuerpo de base.

El cuerpo de base puede estar fabricado, en particular estar compuesto, por uno o varios plásticos, cristales minerales o cuarzos. El cuerpo de base se fabrica en particular a partir de uno o varios termoplásticos. El cuerpo de base puede estar fabricado en particular a partir de uno o varios polímeros, en particular fotopolímeros. En este sentido, en particular, pueden aplicarse y curarse monómeros fotoactivables. Para el curado puede estar prevista, por ejemplo, una irradiación con luz UV.

Un procedimiento de impresión 3D permite una fabricación particularmente flexible y barata del cuerpo de base.

Según una variante el perfil de índice de refracción en el cuerpo de base puede estar modulado en las tres direcciones espaciales. El perfil de índice de refracción en el cuerpo de base puede presentar en particular en las tres direcciones espaciales una desviación de índice de refracción de al menos 10-4, en particular al menos 0,001.

Esto permite un diseño particularmente flexible de las propiedades ópticas, en particular de las propiedades de formación de imágenes, en particular de la potencia refractiva y/o de la corrección de aberraciones en la formación de imágenes, del cuerpo de base.

La desviación de índice de refracción Dn en la dirección paralela a la dirección principal asciende en particular como mucho a 0,2, en particular como mucho a 0,1, en particular como mucho a 0,05, en particular como mucho a 0,03. Puede ser mayor que 10-5, en particular mayor que 10-4.

El perfil de índice de refracción n presenta dentro de una capa en la dirección transversal a la dirección principal en particular un gradiente de como mucho 10/m, en particular como mucho 5/m, en particular como mucho 3/m, en particular como mucho 2/m, en particular como mucho 1/m, en particular como mucho 0,5/m, en particular como mucho 0,3/m, en particular como mucho 0,2/m, en particular como mucho 0,1/m. El cuerpo de base puede presentar en particular dentro de una capa en la dirección transversal a la dirección principal un índice de refracción esencialmente homogéneo.

El perfil de índice de refracción en la dirección paralela a la dirección principal, también aparte de las interfaces entre dos capas adyacentes entre sí, puede presentar un gradiente máximo correspondiente. Sin embargo, en las interfaces entre dos capas el gradiente del perfil de índice de refracción puede ascender a más de 10/m, en particular más de 20/m, en particular más de 30/m, en particular más de 50/m, en particular más de 100/m. Esta información se refiere en particular a una determinación del gradiente del perfil de índice de refracción en una escala de longitud de 1 pm.

Según un aspecto adicional de la invención, el perfil de índice de refracción presenta exclusivamente una modulación en una dirección espacial, en particular paralela a una dirección principal del componente óptico refractivo. Esto puede deberse a una construcción por capas, en particular una fabricación por capas, del cuerpo de base. En este sentido, las capas pueden estar configuradas de manera curva. Con una configuración curva de las capas el perfil de índice de refracción presenta en particular exclusivamente una modulación en la dirección paralela a una normal en el lado anterior y/o lado posterior de las capas. El perfil de índice de refracción presenta en particular exclusivamente en las interfaces entre dos capas adyacentes unas faltas de homogeneidad, que van más allá de las fluctuaciones normales, estadísticas en el perfil de índice de refracción. Dentro de una capa el perfil de índice de refracción presenta en particular como mucho 10, en particular como mucho 5, en particular como mucho 3, en particular como mucho 2 máximos.

Según un aspecto adicional de la invención, el cuerpo de base presenta en la dirección perpendicular a una dirección principal una extensión al menos cinco veces mayor, en particular al menos diez veces mayor que en la dirección principal.

En el caso del cuerpo de base puede tratarse en particular de un componente plano. Esto es ventajoso en particular cuando se utiliza el cuerpo de base para fabricar un cristal de gafas. En este sentido se entiende por componente plano en particular un componente que en dos direcciones espaciales presenta extensiones considerablemente mayores que en una tercera dirección espacial, perpendicular a la misma. Un componente plano presenta en particular un grosor, que es claramente menor que la raíz tercera de su volumen. El grosor del cuerpo de base puede ser en particular menor que una quinta parte de la raíz tercera de su volumen.

El cuerpo de base está configurado en particular en forma de lente. El lado anterior y el lado posterior del cuerpo de base pueden estar configurados en cada caso de manera convexa, cóncava o plana. Al menos uno de los dos lados puede presentar una curvatura. El lado anterior y/o el lado posterior pueden estar configurados de manera esférica, asférica o como superficie de forma libre.

La dirección principal corresponde en particular a la dirección, a lo largo de la cual se mide el grosor de una lente, en particular el grosor del cuerpo de base. En particular se sitúa en perpendicular en el lado anterior y/o lado posterior del componente óptico, en particular en una zona central del mismo. La dirección principal puede coincidir en particular con un eje óptico definido por el componente óptico (eje principal).

En este sentido se indica como eje óptico (eje principal) en particular la o una recta, a lo largo de la cual se mide la potencia refractiva del componente óptico. Como grosor del cuerpo de base puede indicarse la extensión del mismo en la dirección del eje óptico. Como grosor del cuerpo de base también puede servir la extensión máxima del mismo en la dirección paralela al eje óptico o un valor medio.

El eje principal se sitúa en particular perpendicular al lado anterior y/o lado posterior del cuerpo de base, en particular en una zona central del mismo. El eje principal se sitúa en particular perpendicular al lado anterior y/o lado posterior del cuerpo de base en la zona de su menor grosor o en la zona de su grosor máximo. La dirección del eje principal se indica en este caso también como dirección z.

Según un aspecto adicional de la invención, la primera dirección, a lo largo de la cual el perfil de índice de refracción está modulado, coincide con la dirección principal.

Según un aspecto adicional de la invención, el perfil de índice de refracción a lo largo de la primera dirección, en particular a lo largo de la dirección principal, es cuasiperiódico o periódico. Esto facilita la fabricación del cuerpo de base. Esto permite en particular fabricar diferentes capas del cuerpo de base con parámetros de fabricación esencialmente idénticos, en particular idénticos.

En este sentido se entiende por cuasiperiódico que el periodo puede fluctuar hasta un 10%, en particular hasta un 30%, en particular hasta un 50% por un valor medio. En el caso de un curso periódico, el periodo, en particular la distancia entre dos extremos similares, en particular entre dos máximos, es constante.

Según un aspecto adicional de la invención, el cuerpo de base está hecho de uno o varios materiales con un coeficiente de tensión óptica distinto de cero. En particular, está fabricado de uno o varios materiales, que sufren un cambio de volumen, en particular una contracción de volumen, al curarse a partir de un estado líquido.

El coeficiente de tensión óptica es un parámetro que se utiliza para describir la dependencia del índice de refracción de un material de un campo de tensión mecánica. Para una determinación del coeficiente de tensión óptica se remite a la norma DIN 52314.

Según un aspecto adicional de la invención, el cuerpo de base presenta en la dirección perpendicular a la primera dirección, en particular en la dirección perpendicular a la dirección principal, un índice de refracción homogéneo o constante al menos por zonas. Las zonas con índices de refracción homogéneos pueden extenderse en la dirección transversal a la dirección principal por una extensión, que es al menos tan grande como el grosor, en particular el grosor medio o el grosor máximo, del cuerpo de base. En particular pueden extenderse desde un borde del cuerpo de base hasta un borde opuesto, en particular diametralmente opuesto, del cuerpo de base. En particular pueden extenderse por toda la extensión del cuerpo de base transversalmente a la dirección principal, en particular en perpendicular a la dirección principal. Sin embargo, en este sentido, pueden presentar interfaces curvas. A continuación, en particular las zonas con un índice de refracción homogéneo, que se extienden por toda la extensión del cuerpo de base transversalmente a la dirección principal, se denominarán también capas o capas ópticas.

El cuerpo de base presenta una pluralidad de capas ópticas. Esto permite una fabricación particularmente flexible.

Las capas ópticas pueden estar definidas en particular por su proceso de fabricación. Por capa óptica se entenderá en este caso un área de volumen del cuerpo de base, que se aplica en una única etapa de aplicación, en particular continua en el tiempo, y/o se cura en una única etapa de curado. Las capas consecutivas se aplican en particular una sobre otra y se curan de manera sucesiva. Las capas ópticas están configuradas de manera topológicamente conexa por caminos, en particular de manera simplemente conexa.

También pueden estar configuradas de manera conexa por caminos, aunque no de manera simplemente conexa. También son posibles combinaciones de capas conexas por caminos y/o simplemente conexas. Por capa óptica se entenderá en particular una zona conexa por caminos, que se extiende en la dirección transversal, en particular perpendicular a la dirección principal, en particular una zona simplemente conexa del cuerpo de base con un índice de refracción homogéneo o constante. Entre dos capas adyacentes entre sí está configurada en cada caso una interfaz, en la que el perfil de índice de refracción presenta una falta de homogeneidad. Por falta de homogeneidad en el perfil de índice de refracción se entenderá que el índice de refracción en este punto presenta un valor que difiere del índice de refracción en al menos una zona adyacente, en particular por una desviación de índice de refracción de al menos 10-4, en particular al menos 0,001. El índice de refracción, en la zona de la interfaz entre dos capas adyacentes entre sí, puede presentar un extremo, en particular un máximo o un mínimo. La interfaz en sí misma puede constituir una isosuperficie del índice de refracción. Sin embargo, también dentro de la interfaz en sí misma pueden producirse fluctuaciones del índice de refracción. Las capas ópticas se extienden en cada caso transversalmente, en particular en perpendicular, a la dirección principal.

Las capas están orientadas en particular de tal modo que las interfaces están adaptadas a la forma del lado anterior y/o lado posterior del cuerpo de base. Las interfaces están alineadas de tal modo que no terminan ni en el lado anterior ni en el lado posterior del cuerpo de base. Las capas no se interrumpen ni por el lado anterior ni por el lado posterior del cuerpo de base. Una alineación de este tipo de las interfaces lleva a propiedades de dispersión particularmente convenientes. Mediante una alineación de este tipo de las interfaces puede reducirse, en particular evitarse, especialmente un acoplamiento a la onda incidente, en particular una dispersión en la dirección hacia delante.

Las capas ópticas presentan un grosor variable en la dirección perpendicular a la dirección principal. Las capas ópticas presentan un grosor medido en paralelo a la dirección principal, que varía en la dirección perpendicular a la dirección principal.

Según la invención se reconoció que de este modo pueden reducirse las pérdidas por dispersión no deseadas.

Según un aspecto de la invención, el grosor de las capas ópticas en función de la posición perpendicular a la dirección principal puede describirse mediante una función bidimensional, continua, en particular que puede diferenciarse de manera continua.

Las capas ópticas están configuradas de manera curva. También pueden presentar al menos una interfaz configurada de manera plana. En general pueden presentar cualquier número de interfaces convexas, cóncavas y planas.

Según un aspecto adicional de la invención, el cuerpo de base presenta una pluralidad de capas, que forman una rejilla de capas débilmente armónica o no armónica. En este sentido se entenderá por rejilla de capas una rejilla unidimensional de índice de refracción. La rejilla de capas presenta en particular una modulación armónica, débilmente armónica o no armónica en la dirección z. Una modulación armónica puede definirse mediante una función armónica (seno o coseno) con una única frecuencia.

Para la descripción de una modulación débilmente armónica son necesarias hasta diez frecuencias. Para la descripción de una modulación no armónica son necesarias más de diez frecuencias.

Según la invención se reconoció que las capas ópticas pueden configurarse preferiblemente de tal modo que formen, en particular al menos aproximadamente, una rejilla de Bragg. En particular pueden formar una rejilla de Bragg, que sólo tenga un efecto de dispersión muy reducido, en particular ningún efecto de dispersión en la dirección hacia delante. El efecto de dispersión en la dirección hacia delante asciende en particular como mucho a un 3%, en particular como mucho a un 2% y en particular como mucho a un 1%. El efecto de dispersión en la dirección hacia delante comprende, por un lado, la denominada dispersión de ángulo pequeño de hasta 0,5° con respecto a la dirección de un haz incidente, aunque por otro lado también la denominada turbidez, que se desvía hasta 20° con respecto a la dirección del haz incidente.

La dispersión en la dirección hacia delante significa que una parte del haz incidente se desvía en más de 0°, aunque menos de 90°.

En este sentido se entiende por turbidez la cantidad de luz en porcentaje que en el medio se desvía en más de 2,5° de la dirección del haz de luz incidente. Según un aspecto adicional de la invención, al menos dos, en particular todas las capas ópticas son del mismo material. Sin embargo, el componente óptico puede presentar adicionalmente capas o estratos adicionales. Este tipo de capas o estratos pueden presentar en particular funciones no ópticas. Por ejemplo, pueden servir para proteger el componente óptico.

Según una alternativa el componente óptico presenta dos, tres o más capas ópticas de diferentes materiales.

Según un aspecto adicional de la invención, el número de capas ópticas asciende al menos a dos, en particular al menos a tres, en particular al menos a cinco, en particular al menos a diez, en particular al menos a veinte, en particular al menos a treinta, en particular al menos a cincuenta, en particular al menos a cien, en particular al menos a doscientos, en particular al menos a trescientos. El número de capas ópticas es habitualmente menor de 100.000, en particular menor de 10.000. No es una condición límite obligatoria.

El número de capas ópticas es constante por la extensión del componente óptico transversalmente al eje principal. Por tanto, el número de capas ópticas también es constante dentro de una zona del componente óptico, que se utiliza de manera óptica. Por consiguiente, las capas ópticas no terminan en el lado anterior o el lado posterior del cuerpo de base del componente óptico. Se extienden entre el lado anterior y el lado posterior del cuerpo de base y, por tanto, aparte de las dos capas más externas, están distanciadas con respecto a estos lados.

Un mayor número de capas ópticas permite una fabricación más flexible del componente óptico. Permiten especificar esencialmente con total libertad en particular el perfil de grosor y, con ello, la potencia refractiva del componente óptico.

Las capas ópticas presentan en cada caso un grosor máximo dimax de 100 pm, en particular como mucho 50 pm, en particular como mucho 30 pm, en particular como mucho 20 pm, en particular como mucho 10 pm. En este sentido, el grosor máximo puede medirse en cada caso en la dirección paralela a la dirección principal.

Según un aspecto adicional de la invención, las capas ópticas presentan en cada caso un grosor mínimo dimin de al menos 1 pm, en particular al menos 2 pm, en particular al menos 3 pm, en particular al menos 5 pm, en particular al menos 10 pm.

En este sentido, el grosor mínimo puede medirse en cada caso en la dirección paralela a la dirección principal.

Se reconoció que un grosor reducido de las capas ópticas lleva a propiedades ópticas particularmente ventajosas del componente óptico. Mediante una reducción del grosor de las capas ópticas puede aumentarse en particular el intervalo de ángulos de incidencia libre de luz dispersa. El intervalo de ángulos de incidencia libre de luz dispersa puede ascender en particular al menos a 10°, en particular al menos a 15°.

Según un aspecto adicional de la invención, la relación del grosor máximo dimax con respecto al grosor mínimo dimin de una capa, en particular de todas las capas, puede ascender en cada caso al menos a 1,05, en particular al menos a 1,1, en particular al menos a 1,2, en particular al menos a 1,3, en particular al menos a 1,5.

Según un aspecto adicional de la invención, al menos dos de las capas ópticas presentan diferentes grosores máximos dlmax, d2max. La diferencia de grosor relativa puede ascender hasta un 10%, en particular hasta un 20%, en particular hasta un 30%, en particular hasta un 50%, en particular hasta un 100%. Esta información no debe entenderse de manera limitativa. Alternativamente es posible configurar todas las capas ópticas con el mismo grosor máximo dimax.

Si se permiten capas de diferentes grosores, se abre un grado de libertad adicional para la fabricación del componente óptico. La condición límite, según la cual todas las capas ópticas presentan el mismo grosor máximo dimax, puede llevar a simplificar el control del procedimiento de fabricación.

Según un aspecto adicional de la invención, al menos una de las interfaces entre dos capas ópticas adyacentes entre sí presenta una distancia dv con respecto al lado anterior y una distancia dR con respecto al lado posterior del componente óptico en particular de su cuerpo de base, variando una relación de estas distancias dv : dR en la dirección perpendicular a la dirección principal como máximo un 30%, en particular como máximo un 20%, en particular como máximo un 10%, en particular como máximo un 5%, en particular como máximo un 3%, en particular como máximo un 2%, en particular como máximo un 1%. La relación es preferiblemente constante.

En este sentido, el lado anterior y el lado posterior del cuerpo de base son las superficies simplemente conexas, en particular continuamente diferenciables del mismo con una extensión transversa a la dirección principal.

Preferiblemente todas las interfaces están alineadas de manera correspondiente.

En este sentido, la distancia de las interfaces con respecto al lado anterior y al lado posterior del componente óptico se mide en particular en la dirección paralela a la dirección principal.

Se ha demostrado que una configuración de este tipo de las capas ópticas lleva a propiedades ópticas particularmente ventajosas. De este modo, puede evitarse en particular, que en la zona del lado anterior y/o del lado posterior del componente óptico se produzcan faltas de homogeneidad del índice de refracción. De este modo puede reducirse, en particular evitarse, especialmente la generación de luz dispersa.

Según un aspecto adicional de la invención, las capas ópticas presentan en su interior en cada caso un índice de refracción constante. Presentan en su interior en particular propiedades ópticas homogéneas, es decir, constantes. Las faltas de homogeneidad, es decir, variaciones se producen en particular exclusivamente en la zona de las interfaces entre dos capas adyacentes entre sí.

Según un aspecto adicional de la invención, las interfaces adyacentes entre capas adyacentes entre sí presentan unas distancias que en la dirección principal varían como máximo un 30%, en particular como máximo un 20%, en particular como máximo un 10%, en particular como máximo un 5%, en particular como máximo un 3%, en particular como máximo un 2%, en particular como máximo un 1%. Las distancias entre capas adyacentes entre sí son preferiblemente constantes. Forman en particular una secuencia cuasiperiódica o periódica.

De este modo se reduce, en particular se evita, la generación de luz dispersa.

En este sentido las distancias se miden, en particular partiendo de un punto inicial en el lado anterior o posterior del componente óptico, en la dirección paralela a la dirección principal.

La periodicidad de las capas discurre en particular en paralelo a la dirección principal.

Según un aspecto adicional de la invención, el componente óptico presenta al menos una capa adicional, que es de un material diferente al de las capas ópticas. La capa adicional se extiende en particular por toda la extensión del componente óptico en la dirección perpendicular a la dirección principal. En el caso de la capa adicional puede tratarse en particular de un soporte. Una capa dura, en particular una capa dura transparente, puede servir en particular de capa adicional. A este respecto, una capa dura transparente comprende una capa de barniz delgada, que a su vez se aplica sobre un soporte, por ejemplo una lente de plástico, y precisamente hace que esta lente sea menos sensible frente a las influencias externas, como por ejemplo arañazos. Un recubrimiento, por ejemplo un recubrimiento antirreflectante también puede servir de capa adicional. Además puede servir de capa adicional una capa que mejore la facilidad de limpieza de los cristales, por ejemplo de un material hidrófobo.

Otro objetivo de la invención consiste en mejorar un cristal de gafas. Este objetivo se alcanza mediante un cristal de gafas con un componente óptico según la descripción anterior. Las ventajas se derivan de las del componente óptico.

El cristal de gafas presenta en particular unas propiedades de dispersión particularmente favorables. Hasta el ángulo de incidencia máximo -Smax, está en particular libre de zonas generadoras de luz dispersa.

Un cristal de gafas correspondiente puede fabricarse en particular de manera muy flexible. El diseño óptico del cristal de gafas puede especificarse en particular de manera muy libre. En particular la potencia refractiva/o los efectos correctores del cristal de gafas, por ejemplo para la corrección de un astigmatismo, pueden especificarse de manera esencialmente libre. En particular también es posible configurar el cristal de gafas como lente multifocal, en particular como lente bifocal, lente trifocal, en particular como lente progresiva. El cristal de gafas puede estar configurado en particular como lente de forma libre. Puede adaptarse individualmente al ojo de un usuario. El diseño óptico puede calcularse con ayuda de un procedimiento asistido por ordenador. Según un aspecto de la invención se trata de una lente progresiva.

Según un aspecto adicional de la invención, el cristal de gafas presenta un recubrimiento adicional. En el caso del recubrimiento puede tratarse en particular de un recubrimiento funcional, por ejemplo de un recubrimiento antirreflectante y/o un tinte y/o un recubrimiento para filtrar un intervalo de longitudes de onda determinado.

Otro objetivo de la invención consiste en mejorar un procedimiento para fabricar un componente óptico.

Este objetivo se alcanza mediante un procedimiento según la reivindicación 13, en el que se proporcionan datos de construcción del cuerpo de base que va a fabricarse y el cuerpo de base se fabrica mediante la aplicación sucesiva de material sobre un soporte según los datos de construcción proporcionados.

Los datos de construcción del cuerpo de base que va a fabricarse pueden determinarse en particular individualmente, en particular midiendo los ojos de un usuario. Para la determinación de los datos de construcción del cuerpo de base puede servir en particular un procedimiento asistido por ordenador, en particular un denominado software para el diseño de lentes (LDS; Lens Design-Software).

A este respecto, el perfil de índice de refracción en el cuerpo de base, en particular su transformada de Fourier tridimensional, presenta precisamente las propiedades descritas anteriormente. En particular se cumplen las condiciones de exclusión. Las ventajas se derivan de lo que ya se ha descrito.

El procedimiento comprende un procedimiento de impresión 3D. Según un aspecto de la invención, el material se aplica gota a gota. En este sentido puede variarse en particular el tamaño, es decir, el volumen de las gotas individuales y/o su densidad de aplicación y/o su material en función de los datos de construcción. Dichos parámetros, en particular el tamaño de gota y/o su densidad de aplicación pueden variarse en particular dentro de una única capa.

Esto permite una configuración particularmente flexible y controlada del cuerpo de base, en particular de las capas ópticas, en particular de su perfil de grosor.

Según un aspecto adicional de la invención, un componente óptico, en particular un componente transparente, sirve de soporte.

En particular también puede servir de soporte una capa dura o capa antirreflectante o una capa hidrófoba o una lente.

De soporte puede servir en particular una lente, seleccionada de un conjunto de lentes estándar con un índice de refracción determinado. El soporte puede seleccionarse en particular de un conjunto de lentes estándar con una potencia refractiva en el intervalo de -10 dioptrías a 10 dioptrías graduada en pasos de 0,5 dioptrías. En este caso el conjunto estándar comprende 41 soportes diferentes. Es posible un número menor. Entonces, el material aplicado sobre el soporte puede servir para un ajuste de las propiedades ópticas, en particular para compensar los errores ópticos de orden superior de la lente ocular.

Según un aspecto adicional de la invención, el material se aplica por capas sobre el soporte. El material se aplica en particular sobre el soporte en áreas de volumen conexas por caminos, aunque no simplemente conexas o en áreas de volumen simplemente conexas. Al mismo tiempo también puede aplicarse sobre el soporte en varias áreas de volumen inconexas.

Esto permite, por un lado, una aplicación particularmente sencilla del material. Por otro lado, de este modo, las propiedades ópticas del cuerpo de base pueden controlarse especialmente bien.

Según un aspecto de la invención, las capas se curan en cada caso antes de aplicar la siguiente capa al menos parcialmente, en particular completamente. Pueden curarse en particular mediante radiación electromagnética, en particular mediante luz UV. También pueden curarse mediante calentamiento. Esto permite un curado particularmente uniforme y homogéneo de las capas.

Según un aspecto adicional de la invención, dentro de una capa óptica se varía el tamaño de las gotas y/o su densidad. El cambio del tamaño de gota se produce preferiblemente por el cambio deseado del grosor de capa. Un cambio del grosor de capa de un 1% puede alcanzarse por ejemplo mediante un cambio del volumen de gota de 1,013 = 1,03030, es decir, un cambio del volumen de gota de aproximadamente un 3%.

De este modo, de manera sencilla, puede influirse en el perfil de grosor de las capas.

El material para la fabricación de las capas ópticas presenta al aplicar las mismas en particular una viscosidad de menos de 10 mPas, en particular menos de 5 mPas, en particular menos de 3 mPas, en particular menos de 2 mPas, en particular menos de 1 mPas. Esta información se refiere a la temperatura ambiente, en particular 202C.

Por medio del procedimiento descrito, de una manera particularmente sencilla y flexible puede fabricarse un cristal de gafas de alta calidad óptica.

Otro aspecto de la invención se refiere a un cristal de gafas fabricado de manera correspondiente.

Otro aspecto no reivindicado de la invención se refiere a un producto de programa informático para realizar el procedimiento descrito anteriormente según la reivindicación 13. El producto de programa informático permite, por medio de los datos de construcción proporcionados de un cuerpo de base, controlar un aparato para la fabricación aditiva del mismo de tal modo que el cuerpo de base presente un perfil de índice de refracción específico con una transformada de Fourier específica así como en particular capas con una variación de grosor específica.

Mediante el producto de programa informático puede controlarse un aparato para la fabricación aditiva del cuerpo de base en particular de tal modo que el cuerpo de base presente precisamente las propiedades descritas anteriormente. Mediante el producto de programa informático puede controlarse en particular el número y/o tamaño y/o densidad de aplicación y/o el perfil temporal de la aplicación y/o el curado de las áreas de volumen que se aplicarán, en particular de las gotas de material que se aplicarán.

Otro aspecto no reivindicado de la invención se refiere a un soporte de datos con datos de construcción de un cristal de gafas según la descripción anterior.

Con ayuda de los datos de construcción almacenados en el soporte de datos puede controlarse en particular un aparato y/o un procedimiento para fabricar un cristal de gafas correspondiente.

Los datos de construcción pueden estar almacenados en particular en un CD-ROM o un dispositivo de memoria USB. Otro objetivo de la invención consiste en mejorar un cristal de gafas.

Para alcanzar este objetivo un cristal de gafas comprende un componente óptico refractivo según la reivindicación 1. A partir de la descripción anterior se deducen detalles adicionales del cristal de gafas así como ventajas del mismo. Otro objetivo de la invención consiste en proporcionar un procedimiento correspondiente para fabricar un cristal de gafas.

El procedimiento según la invención para fabricar un cristal de gafas comprende el procedimiento según la reivindicación 13.

Para la implementación técnica con ayuda de un proceso de impresión 3D, por ejemplo, de manera adecuada puede variarse individualmente el tamaño de las gotas líquidas de plástico en el proceso de impresión por capas en la dirección lateral. De este modo puede cambiarse el grosor de una única capa durante la aplicación según se desee. Alternativamente, de manera adecuada, puede cambiarse la densidad de escritura o la posición relativa de las gotas entre sí.

Estas alternativas son sólo ejemplos. También son posibles otras implementaciones técnicas cuya propiedad común consiste en adaptar el proceso de escritura al aplicar una única capa de tal modo que se forme una capa con un grosor variable en las direcciones espaciales.

A partir de la descripción de ejemplos de realización mediante las figuras se deducirán otros detalles y ventajas de la invención. Muestran:

la figura 1, esquemáticamente una sección transversal a través de un componente óptico con varias capas, la figura 2, una representación según la figura 1 de un componente óptico con otra configuración geométrica, la figura 3, una representación según la figura 1 de un componente óptico con otra configuración geométrica y la figura 4, esquemáticamente un desarrollo de un procedimiento iterativo para la fabricación un componente óptico por medio de un procedimiento de impresión 3D.

A continuación, con referencia a las figuras 1 a 3, se describirán diferentes variantes de un componente 1 óptico.

En el caso del componente 1 óptico se trata en particular de una lente, en particular para fabricar un cristal de gafas. En particular se trata de un componente óptico transparente.

En la figura 1 se representa a modo de ejemplo y esquemáticamente una lente plano-convexa, en la figura 2 una lente plano-cóncava y en la figura 3 una lente biconvexa. La invención no se limita a las formas representadas en las figuras. También son posibles otras formas. En el caso de la lente puede tratarse de una lente esférica, asférica o de forma libre.

En general el componente 1 óptico presenta un cuerpo de base 10 con un lado anterior 2 y un lado posterior 3. El lado anterior 2 y el lado posterior 3 se extienden transversalmente a una dirección principal 4. La dirección principal 4 corresponde en particular a la dirección del haz de la luz que incide en perpendicular sobre el componente 1 óptico. Corresponde en particular al eje óptico del componente 1 óptico.

El componente 1 óptico comprende una pluralidad de capas 5i ópticas. El número m de capas 5i ópticas representado en las figuras es a modo de ejemplo. El número m de capas 5i ópticas asciende al menos a dos. También puede ser considerablemente mayor. En particular puede ascender a más de 100. Por ejemplo, un cristal de gafas con un grosor de 2 mm puede presentar aproximadamente 200 capas ópticas.

El número m de capas 5i ópticas es constante por la extensión del componente (1) óptico transversalmente al eje principal. Esto se debe a que ninguna capa termina en el lado anterior 2 o lado posterior 3 del cuerpo de base 10, es decir, no se corta por estos lados. Dicho de otro modo, las capas 5i discurren entre el lado anterior 2 y el lado posterior 3.

La zona utilizada de manera óptica presenta en particular una superficie de al menos 1 cm2, en particular al menos 2 cm2, en particular al menos 3 cm2, en particular al menos 5 cm2, en particular al menos 10 cm2. Esta información no debe entenderse de manera limitativa. En principio también son posibles componentes ópticos más grandes o más pequeños.

Las capas 5i ópticas se extienden en cada caso transversalmente a la dirección principal 4. Pueden estar configuradas de manera curva.

Presentan un grosor di que varía en la dirección perpendicular a la dirección principal 4. Por ejemplo, el grosor di de las capas 5i ópticas en el componente 1 óptico según la figura 1 en la zona central es mayor que en la zona de borde. En el caso del componente 1 óptico según la figura 2 el grosor di de las capas 5i ópticas es menor en la zona central que en la zona de borde. La relación del mayor grosor dimax de una capa 5i óptica con respecto a su menor grosor dimin puede ascender en particular al menos a 1,05, en particular al menos a 1,1, en particular al menos a 1,2, en particular al menos a 1,3, en particular al menos a 1,5.

El perfil de las capas 5i ópticas, es decir, el perfil de la estructura de capas del componente 1 óptico, está configurado adaptado en particular a la forma del lado anterior 2 y/o del lado posterior 3.

Entre en cada caso dos capas 5i, 5j adyacentes entre sí en cada caso está configurada una interfaz 6ij. Las interfaces 6j están representadas en las figuras mediante líneas discontinuas.

En las interfaces 6ij un perfil de índice de refracción presenta en cada caso una falta de homogeneidad, en particular en forma de máximo o mínimo.

Por lo demás las capas 5i ópticas están configuradas preferiblemente de manera homogénea. Presentan en particular en su interior propiedades ópticas homogéneas. Presentan en particular transversalmente a la dirección principal 4 un índice de refracción uniforme, es decir, homogéneo o constante.

Las interfaces 6ij están configuradas en particular de tal modo que forman una transición lo más uniforme posible de la forma del lado anterior 2 a la forma del lado posterior 3.

Las capas 5i ópticas están configuradas en particular de tal modo que a lo largo de una recta que discurre paralela a la dirección principal 4 dividen la distancia entre el lado anterior 2 y el lado posterior 3 del componente 1 óptico de manera equidistante. Preferiblemente esto ocurre con cualquier recta que discurra en paralelo a la dirección principal 4 por el componente 1 óptico.

El perfil de las interfaces 6ij está adaptado en particular al perfil del lado anterior 2 y/o del lado posterior 3. En particular está adaptado de manera sucesiva a la geometría del lado anterior 2 y la geometría del lado posterior 3.

Así, al pasar por el componente 1 óptico en la dirección paralela a la dirección principal 4 puede determinarse una secuencia al menos aproximadamente periódica, en particular periódica, de la falta de homogeneidad del índice de refracción. El periodo máximo de esta secuencia es preferiblemente menor de 1 mm, en particular menor de 500 pm, en particular menor de 300 pm, en particular menor de 200 pm, en particular menor de 100 pm, en particular menor de 50 pm, en particular menor de 30 pm, en particular menor de 20 pm, en particular menor de 10 pm.

Estos valores se aplican de manera correspondiente para un grosor máximo dimax de las capas 5i ópticas.

A continuación se describirán los detalles del procedimiento para la fabricación del componente 1 óptico.

El componente 1 óptico se fabrica en un procedimiento de impresión 3D. En este sentido el material se aplica en particular sobre un soporte. El material se aplica de manera sucesiva según los datos de construcción proporcionados del cuerpo de base.

El material se aplica en particular por capas. Las capas 5i ópticas se aplican en particular de manera sucesiva, es decir, una capa 5j óptica con j > i sólo se aplica tras aplicar la capa 5i óptica.

También es posible comenzar con la aplicación de una capa 5i+i, antes de que se haya aplicado completamente la capa 5i anterior.

Las capas 5i ópticas se aplican en particular en estado líquido. Está previsto aplicar las capas 5i ópticas gota a gota. Tras la aplicación de las capas 5i ópticas se curan las capas 5i ópticas parcial o completamente.

Para curar las capas 5i ópticas puede estar prevista una irradiación mediante luz UV y/o un tratamiento térmico. Las faltas de homogeneidad laterales del material dentro de la misma 5i óptica pueden minimizarse por ejemplo mezclando las gotas líquidas tras la aplicación, aunque antes de su curado.

De material para las capas 5i ópticas sirve en particular un plástico o un cristal mineral con un coeficiente de tensión óptica t 0. Como durante el curado de las capas 5i ópticas puede producirse un cambio de volumen, en particular una contracción isótropa del material, en la zona de las interfaces 6ij esto lleva a tensiones mecánicas que llevan a las faltas de homogeneidad del índice de refracción ya mencionadas.

Como ya se ha mencionado, el grosor di de las capas 5i ópticas varía por su extensión transversalmente a la dirección principal 4. Para ello puede variarse el tamaño, en particular el volumen de las gotas aplicadas, durante la aplicación en la dirección lateral. También es posible variar la densidad de las gotas aplicadas, en particular su posición relativa entre sí, por la extensión del componente 1 óptico en la dirección transversal. De este modo es posible fabricar las capas 5i ópticas con un grosor di variable de manera muy flexible.

La variación del tamaño de gota y/o de la densidad de las gotas aplicadas puede controlarse con precisión de manera sencilla mediante un control del cabezal de impresión.

El diámetro de las gotas durante la aplicación es en particular como mucho tan grande como el grosor máximo dimax de la capa 5i que se fabricará en cada caso.

El diámetro y/o la densidad de aplicación de las gotas pueden variar dentro de una única capa.

En el caso del componente 1 óptico fabricado según el procedimiento se trata en particular de un componente óptico para fabricar un cristal de gafas, en particular una lente progresiva.

El componente óptico puede someterse a etapas de procesamiento adicionales. También es posible fabricar el cristal de gafas directamente con ayuda del procedimiento descrito anteriormente.

Además puede aplicarse un recubrimiento sobre el componente 1 óptico. El cristal de gafas puede presentar en particular un recubrimiento adicional funcional, en particular un recubrimiento antirreflectante.

Para la fabricación del cuerpo de base 10 se proporciona un aparato para la fabricación aditiva del cuerpo de base 10. En el caso del aparato se trata de una impresora 3D, en particular una impresora 3D según el principio de modelado multichorro o el principio de modelado por deposición fundida (FDM; Fused Deposition Modelling).

El aparato puede controlarse por medio de los datos de construcción proporcionados del cuerpo de base 10. En particular puede controlarse de tal modo que el cuerpo de base presente un perfil de índice de refracción específico con una transformada de Fourier específica.

El aparato puede controlarse en particular por medio de un producto de programa informático. El producto de programa informático puede controlar el aparato para la fabricación aditiva del cuerpo de base 10 con ayuda de los datos de construcción proporcionados del cuerpo de base 10.

De datos de construcción pueden servir los datos ópticos y/o geométricos concretos del cuerpo de base 10 que va a fabricarse. Como datos de construcción pueden especificarse, en particular, una distribución concreta del índice de refracción y su transformada de Fourier.

Alternativa o adicionalmente también es posible determinar los datos de construcción a partir de los datos de prescripción para un cristal de gafas que va a fabricarse. Esta determinación puede realizarla el producto de programa informático del aparato para la fabricación aditiva del cuerpo de base 10. También puede realizarla otro producto de programa informático independiente, en particular un CD-ROM o un DVD con un denominado software para el diseño de lentes (LDS; Lens Design-Software). En particular también es posible calcular, a partir de los datos de prescripción para un cristal de gafas, los datos de construcción del cuerpo de base 10, en particular el perfil de índice de refracción del cuerpo de base 10, así como parámetros de control para controlar la aplicación del material con ayuda del aparato para la fabricación aditiva del cuerpo de base 10.

También es posible que para la fabricación del cuerpo de base 10, en particular del cristal de gafas que va a fabricarse a partir del mismo, se determinen datos de medición para caracterizar la visión defectuosa de un usuario y se transmitan a una unidad de cálculo independiente. Por medio de la unidad de cálculo independiente, a partir de los valores medidos para caracterizar la visión defectuosa pueden determinarse datos de construcción del cuerpo de base 10 para compensar la visión defectuosa. Entonces pueden ponerse a disposición como producto de programa informático para controlar un aparato para la fabricación aditiva del cuerpo de base 10.

Por medio del aparato para la fabricación aditiva del cuerpo de base 10, de una manera particularmente sencilla y muy flexible es posible fabricar el cuerpo de base 10 y el cristal de gafas fabricado a partir del mismo.

A continuación, mediante la figura 4, se describe un procedimiento iterativo para fabricar un elemento óptico refractivo por medio de un procedimiento de fabricación aditivo controlado por ordenador.

Los parámetros de entrada proporcionados en una etapa de provisión 400 de parámetros de entrada son la potencia refractiva deseada del elemento óptico refractivo que va a fabricarse, el índice de refracción del material, a partir del que se fabricará el elemento óptico, así como especificaciones relativas a la forma o curvatura de una interfaz del elemento óptico que va a fabricarse. El material es normalmente un monómero, que se polimeriza después de aplicar cada capa, siendo el polímero transparente en el intervalo de longitudes de onda de aplicación del elemento óptico. En este caso el índice de refracción considerado del material es el índice de refracción en el estado polimerizado. Otro parámetro de entrada es información empírica sobre la falta de homogeneidad del índice de refracción que aparece al polimerizar el material en las interfaces. Otro parámetro de entrada puede ser normalmente un grosor teórico de las capas que van a fabricarse. Otro parámetro de entrada es el ángulo de incidencia máximo -Smax específico. Otro parámetro de entrada es el espectro de las longitudes de onda en el intervalo útil.

En casos en los que el elemento óptico refractivo que va a fabricarse es un cristal de gafas, en particular una lente progresiva, pueden estar previstos otros parámetros de entrada, por ejemplo especificaciones sobre la adición en una parte de visión de cerca del cristal de gafas, sobre la anchura y el perfil del denominado canal de progresión, así como especificaciones propias del usuario como la inclinación hacia delante del cristal de gafas y/o la distancia del vértice corneal tras montar el cristal de gafas en la montura de gafas.

En una primera etapa de simulación 401, basándose en los parámetros de entrada, suponiendo un perfil homogéneo del índice de refracción, en el elemento óptico que va a fabricarse se calcula un primer modelo del elemento óptico con respecto a su grosor y la forma de la segunda superficie de tal modo que cumple con los parámetros de entrada adicionales específicos.

En una segunda etapa de simulación 402, basándose en el primer modelo calculado en la primera etapa de simulación, se calcula un segundo modelo modificado del elemento óptico, que por capas presenta una pluralidad de capas con un grosor de capa teórico específico. A este respecto, teniendo en cuenta las faltas de homogeneidad del índice de refracción que cabe esperar en las interfaces de las capas individuales en el segundo modelo se adapta el grosor del elemento óptico y la forma de la segunda superficie, de modo que siguen cumpliéndose los parámetros de entrada adicionales específicos.

En una tercera etapa 403, basándose en el segundo modelo, teniendo en cuenta las faltas de homogeneidad del índice de refracción que cabe esperar en las interfaces de las capas individuales y el grosor de capa en el segundo modelo se calcula el perfil de índice de refracción tridimensional n(x,y,z) y la transformada de Fourier tridimensional del perfil de índice de refracción tridimensional n(x,y,z) según la ecuación

Para el cálculo de la transformada de Fourier puede utilizarse la transformación discreta de Fourier (DFT) o una transformación rápida de Fourier (FFT).

En una cuarta etapa 404 se comprueba si el vector de modulación f = (fx, fy, fz) de la transformada de Fourier tridimensional del perfil de índice de refracción tridimensional n(x,y,z) cumple con las condiciones límite según la descripción anterior (“intervalos prohibidos” ; véase la página 4).

Si en la cuarta etapa 404 se determina que no se cumple al menos una de las condiciones de exclusión, es decir, que se cumple una de las dos desigualdades, en una etapa de recursión 405 se calcula un modelo adicional del elemento óptico, que por capas está compuesto por una serie de capas con grosores de capa cambiados. A este respecto, los grosores de capa se cambian no sólo de manera uniforme, sino que los grosores de capa se cambian en función de la ubicación, de modo que los grosores de capa aumentan o disminuyen desde el centro del elemento óptico hacia la zona de borde. Como en la etapa 402 anterior, teniendo en cuenta las faltas de homogeneidad del índice de refracción que cabe esperar en las interfaces de las capas individuales cambiadas, en el modelo adicional se adapta a su vez el grosor del elemento óptico y la forma de la segunda superficie, de modo que siguen cumpliéndose los parámetros de entrada adicionales específicos del modelo adicional.

A continuación vuelven a aplicarse la tercera etapa 403 y la cuarta etapa 404 al modelo adicional del elemento óptico y de nuevo se comprueba si la transformada de Fourier tridimensional del perfil de índice de refracción tridimensional n(x,y,z) del modelo adicional cumple con las condiciones de exclusión. Si se determina que sigue sin cumplirse al menos una de las condiciones de exclusión, vuelve a realizarse la etapa de recursión 405. A este respecto, entonces, sigue comprobándose si con respecto al incumplimiento de las condiciones de exclusión en comparación con el resultado en la etapa de recursión anterior se ha producido una mejora con respecto al incumplimiento de las condiciones de exclusión, es decir, si las desviaciones de umax se han hecho mayores o menores. Entonces, el resultado de esta comparación se tiene en cuenta al calcular un nuevo modelo adicional en la etapa de recursión 405.

Las etapas de recursión 403, 404 y 405 se realizan de manera repetida de la forma descrita anteriormente hasta que o bien en la etapa 404 se determina que se cumplen las dos condiciones de exclusión al mismo tiempo o bien en la etapa 404 se determina que en la última recursión ya no se consigue una mejora adicional con respecto a un incumplimiento de las condiciones de exclusión comparado con la recursión anterior. En el último caso se interrumpe el procedimiento.

Si después de pasar por una serie de bucles de recursión de las etapas de recursión 403, 404 y 405 se determina que se cumplen las condiciones de exclusión al mismo tiempo, en una etapa 406 basándose en el último modelo del elemento óptico, analizado en la etapa 404, se crea un programa de control para una impresora 3D 407, que controla la impresora 3D 407 de tal modo que los grosores de capa y los perfiles de grosor de capa que se aplicarán mediante la impresora 3D correspondan a los grosores de capa y perfiles de grosor de capa en este modelo del elemento óptico, analizado en la última etapa 404. Este programa de control también da lugar a un control de la bomba en el cabezal de impresión de la impresora 3D o la selección de un grosor de cánula activado en el cabezal de impresión de la impresora 3D como una función de la coordenada espacial tridimensional respectiva, de modo que se implementen los grosores de capa y perfiles de grosor de capa del modelo del elemento óptico, analizado en la última etapa 404.

Entonces, en una etapa siguiente se envía el programa de control creado en la etapa 406 a la impresora 3D 407 y se imprime el elemento 408 óptico refractivo.

En el procedimiento descrito anteriormente, en la segunda etapa de simulación 402 se especifica un grosor de capa teórico fijo. En una forma de realización alternativa, en la segunda etapa de simulación 402, basándose en simulaciones realizadas anteriormente también puede utilizarse un segundo modelo que ya presenta un grosor de capa que varía en función de la ubicación. Entonces, pueden ejecutarse las etapas 403 a 406 siguientes de la misma manera que se describió anteriormente, con la diferencia de que normalmente se requiere un menor número de bucles de recursión de las etapas 403, 404 y 405.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Componente (1) óptico refractivo con

1.1 un cuerpo de base (10) fabricado en un procedimiento de impresión 3D,

1.1.1. que presenta un lado anterior (2) y un lado posterior (3) y un eje principal perpendicular al lado anterior (2) y/o lado posterior (3), y

1.1.2 que presenta una pluralidad m de capas (5i) (i=1..m) ópticas que se extienden entre el lado anterior (2) y el lado posterior (3), que en cada caso presentan un grosor (di) en la dirección paralela al eje principal en el intervalo de 1 pm a 100 pm,

1.2. estando aplicadas las capas (5i) una sobre otra,

1.3. siendo constante el número m de capas (5i) ópticas por la extensión del componente (1) óptico transversalmente al eje principal,

1.4. extendiéndose cada una de las capas (5i) en direcciones perpendiculares al eje principal por una zona común para todas las capas (5i), que es al menos por un factor 10 mayor que el grosor máximo (dimax) de la capa (5i) respectiva,

1.5. variando el grosor (di) de las capas (5i) por su extensión transversalmente al eje principal, y

1.6. presentando el cuerpo de base (10) un perfil de índice de refracción (n = n(x, y, z)) modulado al menos en la dirección paralela al eje principal con

1.6.1 una pluralidad de máximos y mínimos,

1.6.2 una distancia entre máximos y mínimos adyacentes en el intervalo de 0,5 pm y 100 pm y

1.6.3 una desviación de índice de refracción Dn entre máximos y mínimos adyacentes en el intervalo de 10-4 y 0,3, y

1.7. siendo un número de máximos en el perfil de índice de refracción dentro de una capa (5i) dada en direcciones transversales al eje principal menor de 20.

2. Elemento (1) óptico refractivo según la reivindicación 1, caracterizado por que se trata de un cristal de gafas.

3. Elemento (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el número m de capas (5i) ópticas asciende al menos a 50.

4. Componente (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que las capas (5i) presentan en cada caso normales de superficie, inclinadas como mucho 67° con respecto a la dirección del eje principal.

5. Componente (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el perfil de índice de refracción es homogéneo a lo largo del lado anterior.

6. Componente (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el perfil de índice de refracción es homogéneo a lo largo del lado anterior y lado posterior.

7. Componente (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el cuerpo de base (10) presenta en la dirección paralela al eje principal un grosor máximo de como mucho 8 mm y en la dirección perpendicular al eje principal una extensión de al menos 1 cm.

8. Componente (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el perfil de índice de refracción (n = n(x, y, z)) es cuasiperiódico a lo largo del eje principal.

9. Componente (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que el perfil de índice de refracción (n = n(x, y, z)) es periódico a lo largo de la primera dirección.

10. Componente (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las interfaces (6ij) que discurren entre dos capas (5i, 5j) adyacentes entre sí presentan en cada caso en una dirección principal (4) una distancia dv con respecto a un lado anterior (2) y una distancia dR con respecto a un lado posterior (3) del cuerpo de base (10), variando una relación de estas distancias dv : dR por la extensión del cuerpo de base en la dirección transversal a la dirección principal (4) como máximo un 30%.

11. Componente óptico refractivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que partiendo de un punto aleatorio en un lado anterior (2) del cuerpo de base (10), una secuencia de interfaces (6ij, 6jj+1) adyacentes en la dirección principal (4) presentan unas distancias que varían como máximo un 30%.

12. Cristal de gafas fabricado a partir de un componente (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones anteriores.

13. Procedimiento para fabricar un componente (1) óptico refractivo según una de las reivindicaciones 1 a 11 que comprende las etapas siguientes:

13. 1. proporcionar un aparato para la impresión 3D de un cuerpo de base (10) a partir de un material transparente, 13. 2. proporcionar datos de construcción del cuerpo de base (10) que va a fabricarse,

13. 2.1. que presenta un lado anterior (2) y un lado posterior (3) y un eje principal perpendicular al lado anterior (2) y/o lado posterior (3), y

13. 2.2. que presenta una pluralidad m de capas (5i) ópticas (i=1..m) que se extienden entre el lado anterior (2) y el lado posterior (3), que en cada caso presentan un grosor (di) en la dirección paralela al eje principal,

13. 3. extendiéndose cada una de las capas (5i) en direcciones perpendiculares al eje principal por una zona común para todas las capas (5i), que es al menos por un factor 10 mayor que el grosor máximo (dimax) de la capa (5i) respectiva,

13. 4. variando el grosor (di) de las capas (5i) por su extensión transversalmente al eje principal, y

13. 5. situándose el grosor (di) de las capas (5i) en el intervalo de 1 pm a 100 pm,

13. 6. proporcionar un soporte,

13. 7. aplicar sucesivamente material sobre el soporte según los datos de construcción proporcionados,

13. 8. aplicándose las capas (5i) una sobre otra,

13. 9. siendo constante el número m de capas (5i) ópticas por la extensión del componente (1) óptico transversalmente al eje principal,

13.10. presentando el cuerpo de base (10) un perfil de índice de refracción (n = n(x, y, z)) modulado al menos en la dirección paralela al eje principal con una pluralidad de máximos y mínimos, una distancia entre máximos y mínimos adyacentes en el intervalo de 0,5 pm y 100 pm y una desviación de índice de refracción Dn entre máximos y mínimos adyacentes en el intervalo de 10-4 y 0,3, y

13.11. siendo un número de máximos en el perfil de índice de refracción dentro de una capa (5i) dada en direcciones transversales al eje principal menor de 20.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que el número m de capas (5i) ópticas asciende al menos a 50.