ASTIGMATISMO DA INCIDENZA OBLIQUA

Perché una lente può modificare il proprio comportamento ottico quando viene attraversata da raggi lontani dall’asse principale

L’espressione astigmatismo da incidenza obliqua può facilmente creare confusione perché contiene la parola “astigmatismo”, normalmente associata a un difetto refrattivo dell’occhio.

In questo caso, però, stiamo parlando di qualcosa di diverso.

L’astigmatismo da incidenza obliqua è un’aberrazione ottica che può manifestarsi quando un fascio luminoso attraversa una lente con una direzione obliqua rispetto al suo asse ottico.

Il fenomeno è particolarmente importante nelle lenti per occhiali, perché nella vita reale non guardiamo sempre attraverso il centro geometrico della lente. Muovendo gli occhi verso destra, sinistra, in alto o in basso, la linea di sguardo attraversa frequentemente zone periferiche della lente con un angolo differente.

Il comportamento ottico che otteniamo può quindi non essere identico a quello misurato lungo l’asse principale.

È uno dei motivi per cui forma, curvatura e progettazione della lente sono così importanti per la qualità della visione periferica.

Non è lo stesso astigmatismo dell’occhio

La prima distinzione da fare è proprio questa.

L’astigmatismo refrattivo è un difetto visivo nel quale il sistema ottico dell’occhio non possiede lo stesso potere in tutti i meridiani. Spesso è legato alla geometria della cornea, ma può contribuire anche il cristallino.

L’astigmatismo da incidenza obliqua di cui parliamo in questa pagina, invece, può essere generato dal comportamento della lente dell’occhiale quando viene utilizzata fuori asse.

Una persona può quindi non essere astigmatica e utilizzare comunque una lente nella quale compaiono aberrazioni periferiche di tipo astigmatico.

Al contrario, una persona realmente astigmatica necessita di una correzione cilindrica perché il difetto è presente nel proprio sistema visivo.

Sono due fenomeni differenti che condividono alcuni concetti dell’ottica geometrica.

Cosa succede quando i raggi attraversano la lente obliquamente?

Quando un fascio di raggi paralleli incontra una lente sferica lungo il suo asse ottico, possiamo descriverne il comportamento con relativa semplicità.

La situazione cambia quando il fascio arriva con un’inclinazione importante rispetto all’asse.

In queste condizioni la lente non produce più necessariamente un unico fuoco per quel fascio.

Si possono generare due focalizzazioni principali in piani differenti, comunemente descritte come fuoco tangenziale e fuoco sagittale.

Tra queste due posizioni esiste un intervallo nel quale l’immagine cambia progressivamente forma.

È il principio alla base dell’astigmatismo obliquo.

Dal punto di vista del portatore di occhiali, il risultato può essere una riduzione della nitidezza quando si guarda attraverso le zone periferiche della lente.

Perché il fenomeno è importante negli occhiali?

Perché una lente montata davanti all’occhio rimane sostanzialmente ferma mentre l’occhio ruota continuamente.

Quando guardiamo dritto davanti a noi, la linea di sguardo attraversa normalmente una zona relativamente centrale della lente.

Se invece spostiamo gli occhi lateralmente senza muovere la testa, utilizziamo una zona periferica.

I raggi che raggiungono l’occhio attraversano allora la lente in condizioni più oblique.

Più ci allontaniamo dalla zona ottica ottimale e maggiore può diventare l’effetto delle aberrazioni periferiche.

Questo non significa che ogni movimento degli occhi produca automaticamente una visione disturbata. Significa che il progettista della lente deve tener conto del fatto che l’occhiale viene utilizzato anche fuori asse.

Cosa sono i fuochi tangenziale e sagittale?

Nel caso dell’astigmatismo obliquo, i raggi non convergono tutti nello stesso punto.

Possiamo distinguere due famiglie principali di raggi, associate a due focalizzazioni differenti.

Il fuoco tangenziale e quello sagittale non coincidono.

Questa separazione produce un intervallo focale che ricorda quello presente in un sistema astigmatico.

È proprio per questa ragione che il fenomeno prende il nome di “astigmatismo” da incidenza obliqua.

Tra le due linee focali si trova anche una posizione nella quale la sezione del fascio può risultare approssimativamente circolare, spesso indicata nell’ottica classica come cerchio di minima confusione.

Sono concetti tecnici, ma aiutano a comprendere perché la periferia di una lente non possa essere progettata semplicemente considerando soltanto il potere misurato al centro.

Potere centrale e visione periferica non sono esattamente la stessa cosa

Quando una lente viene prescritta, il suo potere viene definito secondo valori molto precisi.

Ma il comportamento percepito dal portatore dipende anche dal punto della lente attraverso cui guarda e dall’angolo con cui la attraversa.

Fuori asse possono comparire errori di potere e astigmatismo obliquo.

Quanto siano percepibili dipende da molti fattori: gradazione, geometria della lente, distanza dall’asse ottico, posizione della montatura e sensibilità del portatore.

Proprio per questo due lenti con lo stesso potere nominale possono offrire una qualità periferica differente.

Perché la curvatura della lente è importante?

Storicamente uno dei grandi problemi nella progettazione delle lenti oftalmiche è stato trovare la forma capace di offrire una buona qualità ottica non soltanto al centro, ma anche quando l’occhio ruota.

Modificando opportunamente la curva anteriore e quella posteriore è possibile ridurre determinate aberrazioni.

È il principio delle cosiddette forme corrette o best-form lens, sviluppate proprio cercando un compromesso ottimale tra potere richiesto e prestazioni periferiche.

La superficie più piatta possibile, quindi, non è automaticamente quella che offre il comportamento ottico migliore.

Design, estetica, spessore e qualità periferica devono essere bilanciati.

Che cosa sono le curve di Tscherning?

Nell’ottica oftalmica classica si incontra spesso il concetto di ellisse di Tscherning.

Si tratta di una rappresentazione teorica delle combinazioni tra potere della lente e curvatura della superficie che possono ridurre l’astigmatismo obliquo per determinate condizioni di utilizzo.

Non è necessario conoscere questa costruzione matematica per scegliere un paio di occhiali.

È però un concetto importante nella storia della progettazione delle lenti perché dimostra che la stessa gradazione può essere realizzata utilizzando geometrie differenti, con conseguenze diverse sulla visione periferica.

Le moderne tecnologie di progettazione hanno poi permesso di andare molto oltre queste soluzioni classiche.

Le lenti asferiche possono aiutare?

Le superfici asferiche non mantengono la stessa curvatura dal centro verso la periferia.

Questa caratteristica permette al progettista di controllare in modo più preciso il comportamento della lente e, in determinate prescrizioni, di ottenere anche un profilo più piatto o sottile.

L’asfericità può contribuire alla gestione di alcune aberrazioni periferiche, ma non significa che qualunque lente asferica elimini completamente qualsiasi astigmatismo obliquo.

Il risultato dipende dal progetto complessivo e dalla prescrizione.

Per approfondire questo tipo di geometria puoi leggere lenti asferiche: cosa sono, vantaggi e quando sceglierle.

E le moderne lenti free-form?

Con la lavorazione digitale free-form è possibile controllare con grande precisione la geometria di una o entrambe le superfici della lente.

Il progetto può tenere conto non soltanto della prescrizione ma, nelle soluzioni più evolute, anche di parametri legati alla montatura e alla posizione reale dell’occhiale davanti agli occhi.

Questo permette di ottimizzare il comportamento della lente nelle condizioni di utilizzo previste.

Non significa ottenere una lente completamente priva di qualsiasi aberrazione in ogni direzione.

Significa poter distribuire e controllare gli errori ottici con una precisione molto superiore rispetto a una semplice superficie sferica standard.

Anche l’inclinazione della montatura cambia il comportamento della lente

Una lente non viene indossata necessariamente in una posizione perfettamente perpendicolare rispetto alla linea di sguardo.

La montatura può presentare una certa inclinazione pantoscopica, cioè un'inclinazione verticale, e un determinato avvolgimento orizzontale rispetto al volto.

Questi angoli sono normali e fanno parte della calzata dell’occhiale.

Se però diventano rilevanti, soprattutto con gradazioni elevate, possono modificare il potere effettivo percepito dal portatore e introdurre componenti cilindriche indesiderate.

Per questo nelle lenti più personalizzate può essere utile considerare anche i parametri di posizione della montatura.

Perché inclinare volontariamente gli occhiali può cambiare la visione?

Fisicamente è possibile.

Inclinare una lente sferica modifica il modo in cui i raggi la attraversano e può generare una variazione del potere effettivo insieme a una componente astigmatica indotta.

Ma questo non dovrebbe essere interpretato come un sistema per “correggere” autonomamente una gradazione insufficiente.

Se una persona deve inclinare continuamente gli occhiali, spostarli sul naso oppure guardarvi attraverso una particolare zona per vedere meglio, è più utile controllare prescrizione, centratura, posizione della montatura e caratteristiche delle lenti.

Il fenomeno aumenta con le gradazioni elevate?

In generale gli effetti prodotti da inclinazione e visione fuori asse diventano più rilevanti quando aumenta il potere della lente.

Una piccola variazione geometrica su una lente di basso potere può risultare poco percepibile.

Su lenti positive o negative più forti, invece, posizione e inclinazione possono assumere maggiore importanza.

Questo è uno dei motivi per cui con gradazioni elevate non basta considerare soltanto il numero di diottrie.

Montatura, centratura, distanza apice corneale, inclinazioni e progetto della lente possono contribuire al risultato finale.

Astigmatismo obliquo e centratura

La corretta centratura delle lenti rimane un altro elemento importante.

Se i centri ottici o i punti di riferimento del progetto non sono posizionati correttamente rispetto agli occhi, il portatore può utilizzare la lente in una condizione diversa da quella prevista.

Questo può generare effetti prismatici e peggiorare la qualità della visione.

Non significa che ogni disturbo periferico sia causato da una centratura errata.

Ma la progettazione della lente e il suo corretto montaggio nella montatura sono parti dello stesso sistema.

C’entra qualcosa con gli occhiali per astigmatismo?

Solo indirettamente.

Gli occhiali per una persona astigmatica contengono normalmente una componente cilindrica prevista dalla prescrizione.

Quella componente serve a correggere l’astigmatismo refrattivo dell’occhio.

L’astigmatismo da incidenza obliqua descritto qui è invece un’aberrazione che può essere generata dalla lente stessa quando viene attraversata fuori asse.

Una lente cilindrica prescritta e un astigmatismo obliquo indesiderato non devono quindi essere confusi.

È possibile eliminare completamente le aberrazioni periferiche?

In un sistema ottico reale esistono sempre compromessi.

Si possono progettare lenti in modo da controllare molto bene determinate aberrazioni, ma contemporaneamente bisogna tenere conto di spessore, peso, curvatura, estetica, campo utile e altre caratteristiche.

Le moderne geometrie asferiche, atoriche e free-form permettono un livello di ottimizzazione molto elevato.

La qualità finale dipende però dal progetto scelto, dalla prescrizione e dal corretto posizionamento dell’occhiale.

L’obiettivo realistico non è quindi ottenere una lente teoricamente “perfetta” in qualsiasi condizione, ma ridurre gli errori ottici nelle zone che il portatore utilizza realmente.

Astigmatismo da incidenza obliqua: cosa ricordare

L’astigmatismo da incidenza obliqua non è necessariamente un difetto visivo dell’occhio.

Nel contesto delle lenti per occhiali è un’aberrazione che compare quando la luce attraversa la lente con un angolo obliquo rispetto all’asse ottico.

Poiché gli occhi ruotano continuamente dietro le lenti, la qualità della visione nelle zone periferiche è un elemento importante della progettazione oftalmica.

Curvatura delle superfici, geometria asferica o free-form, gradazione e posizione reale della lente davanti all’occhio possono influire sul risultato.

È proprio il controllo di questi elementi che permette alle moderne lenti di offrire una visione più uniforme anche quando non guardiamo esattamente attraverso il loro centro.

Per una panoramica più ampia su materiali, geometrie e trattamenti puoi continuare con lenti per occhiali da vista: come scegliere quelle giuste.