Cátedra N° 16 - Seminario N° 06 "Prismas de Fresnel"

Cátedra N° 16 (Seminario N° 06)

"Prismas de Fresnel"

Docente: TMO Sandra Reyes Roman
Año: 2014

Fig. 1 Representación de los prismas de Fresnel

Introducción

En el estudio del estrabismo, se presentan bajo ciertos parámetros la utilización de prismas para corregir afecciones visuales en las que se presenta diplopía.

Estos prismas son sistemas ópticos utilizados en el área de la oftalmología para lograr la correcta alineación de los ojos.

En el mundo del tratamiento de las diplopias, se encuentran los prismas de Fresnel, que son el enfoque del siguiente trabajo. Cuya particularidad es presentar una seguidilla de prismas, uno tras otro, de igual poder dióptrico, que provocan el alineamiento ocular. Son prismas económicos, utilizados principalmente para comprobar si el paciente va a tener visión doble o no, después de la cirugía de estrabismo o compensar el giro de la cabeza para corregir un estrabismo.

¿Qué son los prismas?

En óptica, un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz. Generalmente son de vidrio y poseen formas triangulares, estos están formados por dos caras que forman el vértice del prisma, además de eso presentan una base que siempre es opuesta al vértice.

Fig. 2 Dispersión del espectro luminoso, a través de un prisma óptico

De acuerdo con la ley de Snell, cuando la luz pasa el aire al vidrio del prisma, disminuye su velocidad, desviando su trayectoria y formando un ángulo con respecto a la interfase. Como consecuencia, se refleja y/o se refracta la luz. El ángulo de incidencia del haz de luz y los índices de refracción del prisma y el aire determinan la cantidad de luz que será reflejada, la cantidad que será refractada o si sucederá exclusivamente alguna de las dos cosas.

Esto demuestra que, al incidir un rayo de luz sobre unos de las caras del prisma, este será refractado dos veces, desviándolo en dirección de la base con un ángulo de desviación diferente al de incidencia; esta desviación producida dependerá el ángulo del vértice como del índice de refracción del prisma. La imagen obtenida se percibirá desplazada hacia el vértice, generando una imagen virtual que no debiese cambiar la forma o tamaño de la imagen real

En el área de la oftalmología, se utilizan prismas delgados, cuyo ángulo de vértice es menor a 10°, sin embargo la medida le será dada por su potencia: Dioptría prismática; que hace referencia a la desviación que se provoca en la imagen situada a un metro de distancia, donde un prisma de una dioptría correrá la imagen situada en un centímetro, y el de dos dioptrías, lo correrá dos centímetros y así sucesivamente. Su uso dependerá del efecto que quiera obtener en el paciente, lográndose una divergencia al unir dos prismas por sus aristas y convergencia al hacerlo por sus bases.

Prismas de Fresnel

Los prismas de Fresnel son una especie de láminas transparentes que tienen una cara autoadhesiva y otras en forma de sierra que hace la función de un prisma. Permiten corregir desviaciones mayores que los prismas convencionales y se utilizan igual que estos. Es un lente derivado de una lente plana convexa.

En 1748 George Louis Leclerc, escritor y naturalista francés, sugirió que las lentes podrían tener su peso sensiblemente disminuyendo su superficie esférica sin disminuir su potencia.

Fig. 3 Augustin Fresnel

Los primeros prismas de Fresnel fueron de acrílico duro y en la actualidad están hechos de un plástico flexible y delgado que puede prensarse para formar lentes oftálmicas convencionales. Están fabricadas por policloruro de vinilo (PVC) de calidad óptica y son extremedamente finos (Cercano a 1 mm). Presentan la ventaja de poder adaptarse y pegarse a una superficie lisa sin necesidad de adhesivo, como por ejemplo: La cara posterior de una lente compensadora en el caso que fuera necesaria una prescripción prismática. Se fabrican en láminas circulares y poseen un diámetro relativamente grande (67 mm) con lo que puede cortarse de tal forma para ajustarse a cualquier tipo de montura. La membrana se coloca con su lado liso pegado a la superficie ocular del vidrio de las gafas, al que se adhiere firmemente por el efecto de la tensión superficial.

La calidad de la imagen dada por estas lentes no es muy buena, debido a la dispersión que se produce en la unión de los anillo en que queda dividida la lente, lo que da ligeros anillos luminosos en el plano de la imagen, que se traduce en una disminución de la agudeza visual y sensibilidad al contraste. Pero es suficientemente buena para muchas aplicaciones. Durante años han sido las lentes de los focos con los que se rodaron las películas en los estudios de televisión.

Fig. 4 Lente de Fresnel

Se utilizan como lentes que forman imágenes con poca calidad en dos aplicaciones básicas, las cuales son:

1. Situaciones en que los diámetros son tan grandes que las lentes sería muy pesadas y caras: En los proyectores de transparencias, o en los faros.

2. Situaciones en que se precisan muchas lentes diferentes en un mismo lugar a muy bajo precio. El ejemplo más sencillo son esos aparatos que "Detectan" la presencia de algo moviéndose, son unos plásticos semicirculares de color grisáceo: Dentro llevan fabricadas bastantes lentes de fresnel, para focalizar la luz proveniente de muchos lugares diferentes en un detector interno.

Si uno mira una lente de Fresnel lo que ve es una serie de hendiduras de forma circular (Por lo de la simetría) practicadas sobre un vidrio o material plástico (Más baratos). El estudio es complejo y se basa en temas de difracción de la luz al pasar por este material fabricado de esta manera.

La idea de una lente de Fresnel nunca está en formar una imagen de calidad, sino en conseguir de forma barata y poco pesada un sistema colimador - focalizador de luz.

Actualmente se modelan en plástico. Cuando se mira una lente y se ve formada por círculos concéntricos seguramante es una lente de Fresnel.

Principio físico

El principio físico de los prismas de Fresnel, se basa en que la potencia de desviación de los rayos luminosos está determinada principalmente por el ángulo del vértice del prisma, siendo directamente proporcionales. Por lo tanto, si aumenta este ángulo aumentará también la potencia de desviación y si disminuye el ángulo, la potencia también lo hará. Como la potencia de desviación solo depende del ángulo del vértice del prisma, se pueden tener dos prismas de diferentes tamaños pero con la misma capacidad para desviar los rayos luminosos, ya que pueden tener el mismo valor en el ángulo de su vértice.

Fig. 5 Prisma de Fresnel (Arriba) comparado con un prisma delgado convencional (Abajo) con la misma potencia prismática. Ya que la potencia de desviación de un prisma está determinada principalmente por el ángulo del vértice, permanece invariable para cualquier tamaño de la línea base - vértice

En un prisma convencional si se reduce el tamaño (I) de una lente plana, se debe también reducir la longitud de su base para conservar la potencia de desviación, ya que si solo se reduce el tamaño (I) el ángulo del vértice del prisma aumentará y por lo tanto su potencia para desviar rayos luminosos también. Es así, como el prisma de dimensiones I = 24 mm y base = 6 mm, tiene la misma potencia de desviación que el prisma de dimensiones I = 12 mm y base = 3 mm, o que el prisma del 1 mm y base = 4 mm; todo esto porque presentan el mismo ángulo en su vértice. Así, queda demostrado que prismas de diferentes tamaños pueden tener la misma potencia de desviación.

Fig. 6 ¿Cómo es el lente de Fresnel?

¿Cuándo utilizamos los prismas de Fresnel?

Los prismas de Fresnel se usan cuando una persona tiene dificultades para alinear sus ejes visuales, dando lugar a síntomas astenópicos o incluso diplopia; también se usan en la exploración oftalmológica para intentar comprobar si el paciente va a tener visión doble o no después de la cirugía de estrabismo.

Para el caso de corregir las diplopias, los prismas de Fresnel son muy útiles en el sentido de que son capaces de compensar altas desviaciones oculares, por ejemplo, un paciente que presenta una desviación mayor a treinta dioptrías prismáticas con diplopia y no se quiere someter a cirugía, la única alternativa para corregir su visión doble sería pegar un prisma de Fresnel a sus gafas, ya que difícilmente se pueda corregir con un prisma normal, porque no existen prismas convencionales con ese poder dióptrico. Además sería un prisma demasiado pesado, lo que generaría incomodidad al paciente.

Para efectos de simular el resultado de una cirugía estrábica, los prismas de Fresnel se pueden usar tanto en el ojo dominante como en el que presenta la desviación, según lo que determine el médico que se deba corregir. Con esto, se puede saber si el paciente eliminará su diplopía o seguirá con visión doble al someterse a la cirugía. Sin embargo, existen autores que señalan que aunque se simulen los resultados postoperatorios con los prismas de Fresnel y estos salgan positivos, es decir, el paciente probablemente siga con diplopía después de la cirugía, no se debe descartar completamente la opción de esta. Los resultados al colocar un prisma de Fresnel antes de la cirugía se deben usar como una orientación necesaria para establecer valores de riesgo y avisar así al paciente de la probabilidad de diplopia postquirúrgica.

los prismas de Fresnel también se usan para eliminar la tortícolis que presentan algunos pacientes que compensan la diplopia, al usar estos prismas se comprueba que se corrige la posición de la cabeza y se presenta una visión haplópica.

En pacientes que presentan ambliopía estrábica, los prismas de Fresnel, también son una gran alternativa. Como bien se sabe, al usar estos prismas, se disminuye la agudeza visual y la sensibilidad al contraste, pero existen estudios que demuestran que el descenso de la agudeza visual es mayor en ojos normales que en ojos ambliopes, no así con la sensibilidad al contraste que presenta disminuciones similares entre un ojo sano y otro ambliope. Este descenso menor de la agudeza visual en ojos ambliopes puede ser debido a que el ojo ambliope no es tan hábil para detectar la ligera degradación de la imagen causada por los prismas, incluso en potencias bajas, resultando un tratamiento muy recomendado para estos sujetos. Por todo ello, se deduce que los prismas de Fresnel son una gran herramienta para el control del ojo ambliope estrábico en potencias altas, medias y bajas, puesto que afectan poco a su visión.

Conclusión

Los prismas de Fresnel son una especie de láminas transparentes que tienen una cara autoadhesiva y otras en forma de sierra que hace la función de un prisma. La idea de realizar estos prismas de Fresnel fue llevada a cabo por el físico francés Agustín Fresnel, quien consiguió rebajar con cortes en anillos concéntricos consecutivos una lente plana convexa para llegar finalmente a los prismas de Fresnel. Los primeros prismas de Fresnel fueron de acrílico duro y en la actualidad están hechos de un plástico flexible y delgado que pueden prensarse para formar lentes oftálmicas convencionales.

Los prismas en general, permiten corregir desviaciones oculares, sin embargo, los prismas de Fresnel corrigen desviaciones mayores que los prismas convencionales y a un menor precio, utilizándose igual que estos pero con la diferencia de que son más livianos. La desventaja de estos prismas es que no genera una imagen de calidad como los prismas convencionales, ya que existe una dispersión de la luz producto de las líneas que presenta el prisma en su superficie. Esto va a generar una disminución de la agudeza visual y sensibilidad al contraste.

La aplicación de estos prismas se dará a la hora de corregir diplopias generadas por altas desviaciones oculares, las cuales se pueden presentar también con tortícolis que igual se corregirá con los prismas de Fresnel. Se aconseja también usar los lentes de Fresnel en pacientes con ojo ambliope, ya que en estos la agudeza visual no disminuye considerablemente como en ojos sanos. Una última aplicación que se la da a estos prismas en la exploración oftalmológica, es para simular los resultados en una cirugía de estrabismo, sin embargo, estos resultados no siempre será certeros pero servirán como una orientación necesaria para establecer valores de riesgo y avisar así al paciente de la probabilidad de diplopia postquirúrgica.